Skumningsproblem vid rötning

Storlek: px
Starta visningen från sidan:

Download "Skumningsproblem vid rötning"

Transkript

1 Skumningsproblem vid rötning En undersökning om orsaker, problem och åtgärder samt praktiska försök Andreas Willfors Examensarbete för ingenjörsexamen (YH) Utbildningsprogrammet för miljöteknik Vasa 2013

2 EXAMENSARBETE Författare: Andreas Willfors Utbildningsprogram och ort: Miljöteknik, Vasa Handledare: Nina Åkerback/Thomas Andersson Titel: Skumningsproblem vid rötning En undersökning om orsaker, problem och åtgärder samt praktiska försök Datum: Sidantal: 103 Abstrakt Skumning utgör ett av de vanligaste och allvarligaste problemen vid rötning. Trots att rötning är en noga studerad metod, som kan användas både för att återvinna avfall som energi och minska på användningen av fossila bränslen, saknas fortfarande någon tydlig orsak till och lösning på skumningsproblemet. Det här examensarbetet utförs som en del av Botnia Atlantica-projektet Från bioavfall till bionäring hållbara kretslopp med rötning och gödsling. Det baserar sig på en litteraturstudie samt intervjuer och tar upp alla potentiella orsaker och lösningar gällande skumning, samt påträffade följder av problemet. Det visar sig att det råder oenighet på flera områden både då det gäller rötning och skumningsproblemet, vilket pekar på behovet av att studera fenomenet ytterligare. Problemen gäller inte bara skilda åsikter i litteraturen, utan också brister i studier på området, vilka oftast är specifika för anläggningen de utförts på. Det finns dock flera potentiella lösningar, som dessutom ofta skulle innebära förbättringar i produktionen för en biogasanläggning. Praktiska försök har också utförts och redovisas examensarbetet. Två genomskinliga rötreaktorer i laboratorieskala konstruerades och testades. De blandningar av substrat som tidigare har gett upphov till problem i projektet har rötats i de genomskinliga rötreaktorerna för att se om skumning har förekommit. I allmänhet saknar man möjlighet att se in i rötreaktorer under processen. Skumning förekom inte i försöken, men slamtäcke bildades, vilket är kopplat till skumning. Språk: svenska Nyckelord: rötning, biogas, skum, slam, rötreaktor, mikroorganism

3 BACHELOR S THESIS Author: Andreas Willfors Degree Programme: Environmental Engineering Supervisors: Nina Åkerback/Thomas Andersson Title: Foaming during anaerobic digestion A study of reasons, problems, measures and experiments Date: Number of pages: 103 Summary Foaming is one of the most common and harmful problems that may occur during anaerobic digestion. Even though anaerobic digestion is a well-known method that can be used to both recycle waste as energy and reduce the use of fossil fuels, it is still not known what the cause of foaming is. This Bachelor s thesis is carried out in the Botnia Atlantica project From biowaste into organic nutrition sustainable cycles with anaerobic digestion and fertilization. It is based on a literature study and interviews, and deals with the reasons, solutions and consequences connected to foaming during anaerobic digestion. It has become clear that there is a lot of difference of opinions of both anaerobic digestion and foaming. Another problem is that many of the studies that have been carried out in the field are specific to the studied biogas plant. This thesis pays attention to these shortcomings and they indicate the need for further studies. Several potential solutions to foaming have been found, which may improve the production and profitability of the biogas plant as well. To study foaming two transparent anaerobic digesters have been constructed and tested. Such compositions of substrates that have caused problems in previous experiments in the project have been tested in the transparent digesters, to see if foaming has occurred. The results are presented in this work. No foaming was detected, but scum, which is connected to foam, formed in the digesters. Language: Swedish Key words: anaerobic digestion, biogas, foaming, digester, microorganism, scum

4 Innehållsförteckning 1 Inledning Mål och omfattning Metoder Rötningsprocessen Processteg Hydrolys Fermentation Metanbildning Substrat Näringssammansättning Torrsubstanshalt (TS), glödförlust (VS) och kemisk syreförbrukning (COD) Förbehandling Viktiga parametrar Temperatur ph Konduktivitet Hydraulic retention time (HRT) och solids retention time (SRT) Omblandning Biogas Egenskaper Beståndsdelar Användningsområden Rötrest Användningsområden Gödselegenskaper Begränsningar Olika typer av rötreaktorer Satsvis rötning Kontinuerlig rötning Rötning i flera steg Hämmande faktorer Skum Toxiska ämnen Ammoniumackumulering Skumning Definition... 24

5 5.2 Beskrivning av skum Ytspänning Dränering Elasticitet Orsaker Mikroorganismer Ytaktiva ämnen Drift och inmatning Temperatur Omblandning Alkalinitet Polymerer Kväve Viskositetshöjande ämnen Följder Ekonomi Underhåll Kvalitet på biogas och rötrest Processtyrning Miljö Minskad aktiv volym och översvämning Skiktbildning Arbets- och hälsorisker Möjliga åtgärder Förebyggande åtgärder Processplanering Design på rötkammare Matematiska modeller Mekanisk förbehandling Termisk förbehandling Kemisk hydrolys Ultraljudsförbehandling Behandlande åtgärder Toppomrörare Skumavskiljare Trycksänkande anordningar Skumdämpare Dusch Byta riktning på flöden... 74

6 6.2.7 Vibration Ljudavskummare Elektrisk behandling Diskussion Genomskinliga rötreaktorer Inledande planering Komponenter Material Omrörning Uppvärmning Gasuppsamling Tätning Konstruktion Testreaktor Testreaktor Försök Uppföljningsmetoder Substrat Resultat Slutsats Källförteckning... 98

7 1 1 Inledning Den här rapporten och arbetet bakom utförs inom Botnia-Atlantica-projektet Från bioavfall till bionäring Hållbara kretslopp med rötning och gödsling ( BioBio ). Projektet är ett samarbete mellan Yrkeshögskolan Novia i Vasa, Finland, Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) i Umeå, Sverige och Finlands skogscentral. De som finansierar projektet i Finland är EU, Österbottens Förbund och Yrkeshögskolan Novia. I Sverige finansieras det av EU, Länsstyrelsen i Västerbotten, Skellefteå kommun, UMEVA, MittSverige Vatten, Svenskt Vatten Utveckling och SLU. Projekttiden är Min del av arbetet utfördes för Forskning och utveckling vid Yrkeshögskolan Novia i Vasa. Min heltidsanställning började och varade till , då timanställning tog vid fram till (Projektplan för Från bioavfall till bionäring). Målet med projektet är att skapa praktiskt tillämpbara och miljöriktiga system, som ska möjliggöra att en stor del av rötresten från rötningsanläggningar ska återanvändas som bionäring. Man vill genom det uppnå en ökad produktion av förnyelsebar skogsråvara, samt ersätta industriellt producerad mineralnäring. Projektets syften är därför: att förbättra gödslingsegenskaperna hos rötresten genom att styra rötningsprocessen i experimentell skala testa gödslingsegenskaperna hos olika organiska restprodukter i laboratorium introducera och testa system för gödsling i praktisk skala skapa eller vidmakthålla en unik och internationellt hög kompetens i Botnia- Atlantica området inom rötningsprocesser och återanvändning av restprodukter som växtnäring. Det här görs bl.a. genom att röta olika organiska restprodukter i olika blandningsförhållanden i laboratorieskala vid forskningslaboratoriet i Vasa. Rötning är en komplex biologisk process, där mikroorganismer i anaerob (syrefri) miljö bryter ner

8 2 organiskt material till biogas. Gasen förekommer naturligt bl.a. i sumpmarker, men kan också åstadkommas med s.k. rötreaktorer (se kapitel 4 där rötningsprocessen förklaras). Det framkom i BioBio att vissa blandningar av de undersökta organiska restprodukterna ger upphov till problem under rötningen, eller i alla fall en låg biogasproduktion. Man kunde inte avgöra orsaken till det här, men misstänkte att skumning under rötningen kan vara en del av problemet. På grund av det, samt den bristfälliga kunskapen som verkade råda på området, fanns det ett behov av att undersöka skumningsproblematiken noggrannare (Projektplan för Från bioavfall till bionäring). Min uppgift blev därför att utföra en litteraturstudie på skumning vid rötning och sammanställa en rapport över ämnet. Dessutom skulle en eller flera genomskinliga rötreaktorer konstrueras, med syftet att kunna undersöka om skumning (eller något annat) var orsaken till att de tidigare utförda rötningarna misslyckats. Man saknar möjlighet att se in de rötreaktorer som tidigare använts. Resultatet av det arbetet är den här rapporten och två stycken genomskinliga rötreaktorer (se kapitel 8). Någon klar orsak till eller lösning på skumningsproblemet har inte kunnat hittas, utan snarare har det tydliggjorts hur pass komplext problemet är och att oenighet råder på området. De genomskinliga testreaktorerna fungerade, men någon skumning uppstod inte. Däremot bildades ett tidvis kraftigt slamtäcke. Resultaten redovisas i avsnitt och diskuteras i avsnitt 8.5. Under det här arbetet har ingen sammanställning av skumningsfenomenets orsaker, följder och åtgärder kunnat hittas som är lika omfattande som den här rapporten. Samtliga andra undersökningar går på djupet i ett eller flera områden, men lämnar bort eller nämner övrig fakta endast i korthet. Därför erbjuder den här rapporten en bra översikt och tar fram det viktigaste som framkommit i andra undersökningar. Den framhäver också konflikter som finns på området på ett tydligt sätt, vilket har saknats, i alla fall i den här omfattningen och vad som kunnat påträffas i litteraturen. Det förekommer oenighet kring flera saker då det gäller skumning, och att peka på de här erbjuder förhoppningsvis vettiga förslag på vad som behöver klargöras i framtida forskning och rapporter. Det tydliggör också behovet av ytterligare forskning, samtidigt som rapporten förhoppningsvis förklarar varför det är viktigt att satsa på forskning inom skumning vid rötning. Skumningsproblemet kopplas i den här rapporten tydligare till miljön (se avsnitt 5.4.5) än det tidigare gjorts, vilket innebär att arbetet med att motverka skumning är en del av hållbar utveckling.

9 3 2 Mål och omfattning Arbetet som har utförts och presenteras i den här rapporten har strävat mot två olika mål. Målen definierades i början av anställningen sommaren Det första målet var att utföra en litteraturstudie på skumning och framställa en rapport över kunskap och teorier på området. Det gällde skumningsproblemets orsaker, följder och möjliga åtgärder. Skumningen skulle vara kopplad till rötning, vilket är av betydelse eftersom skumningsproblem förekommer i andra branscher. Vissa av åtgärderna, som tas upp i kapitel 6, används dock också i andra branscher. Avsnitt har inte tillämpats i rötningssammanhang, men utgör förslag på vad som borde vara möjligt att tillämpa. Alla metoder som tas upp är inte tillämpningsbara på varje skumningsproblem, utan vad som lämpar sig varierar från fall till fall. Det är anledningen till att rubriken heter möjliga åtgärder, eftersom man dels måste bedöma varje fall enskilt och dels är inte alla metoder bevisade eller beprövade. Det framkommer i rapporten att orsakerna till skumningen inte heller är helt klara, utan målet här har varit att peka på att oenighet råder på området. Det andra målet var att planera och bygga en eller flera genomskinliga rötreaktorer i laboratorieskala, samt att utföra rötningar i dessa. De rötningar som skulle utföras var sådana där man misstänkte att skumning har inträffat, då man tidigare utfört dem i projektet BioBio. Man har inte kunnat se in i de rötreaktorer som man använt i projektet och avgöra om det skummar. De testreaktorer som presenteras i kapitel 8 ger möjlighet att studera hur det ser ut inne i rötreaktorerna under själva rötningen, utan att behöva öppna dem. Det som begränsat planeringen och konstruktionen är att de ska vara genomskinliga, gå att utföra och sedan använda i forskningslaboratoriet i Vasa, samt vara förmånliga. Någon exakt ekonomisk gräns sattes inte, utan avgjordes enligt vad projektledare ansåg vara rimligt och möjligt utgående från projektets budget. De analyser och kontroller som utfördes har främst varit relaterade till skumning och inte produktionsfaktorer. Arbetet har begränsats tidsmässigt enligt att arbetstiden har varit heltid , samt därefter maximalt 200 h fram till Projekttiden går ut Under heltidsanställningen utfördes även andra uppgifter, som att sköta rötningsprocesser och utföra laboratoriearbete. Arbetets mål har inte varit att skapa någon ekonomisk vinning eller direkt praktisk tillämpning, utan fungerar som en sammanställning över vilka möjligheter det finns och inom vad det behövs ytterligare forskning. Rapporten riktar sig åt projektets parter, finansiärer och delfinansiärer, samt de som är intresserade och arbetar i branschen.

10 4 3 Metoder Den här rapporten och konstruktionen som beskrivs i kapitel 8 grundar sig på kunskap som inhämtats på olika sätt. Merparten av rapporten baserar sig på resultatet av litteraturstudier, som dels har bestått av allmän rötteknik, men den största delen har bestått av litteratur som behandlat skumning. Eftersom det här projektet och min arbetsuppgift handlar om rötning, är det skumning vid rötning som har studerats. Det framkom dock att skumning som förekommer vid vattenrening med aktivslam har flera gemensamma drag med skumning vid rötning (framkommer bl.a. i avsnitt 5.3.1). Ofta föregås också skumning vid rötning av att slammet som rötas har skummat vid vattenrening. Skillnaden, förutom det rent tekniska, är att skumning vid vattenrening verkar vara bättre undersökt. Därför har viss litteratur på det området också studerats. Litteraturen som har studerats har inte begränsats av språk eller världsdel, utan rapporter och böcker på svenska, finska och engelska (från England, Tyskland och USA) har använts. En förutsättning har dock varit att kunskapen ska vara tillämpbar här, vilket betyder att t.ex. sådana mikroorganismer som inte lever i våra klimat inte tagits med i den här rapporten, utan fokus har lagts på nordiska förhållanden. Rapporten har främst använt sig av rapporter och böcker, men kunskap har också hämtats från artiklar på Internet och i tidningar, samt lagtexter (Finland och EU) och internetsidor. En förteckning över källor finns i slutet av den här rapporten. Praktisk kunskap har spelat en stor roll för den här uppgiften och rapporten. Det finns kunskap i projektet BioBio om rötteknik, eftersom projektet inleddes 2009 och föregicks av andra projekt om rötning och metoder i anknytning till det. En del råd och instruktioner om möjligheter gällande analyser i laboratorier och konstruktion i plast har fåtts av laboratorieingenjörer som arbetar i byggnads-, miljö- och maskinlaboratorierna i Technobothnia i Vasa. En betydande del för den här rapporten är den kunskap som fåtts från experter inom branschen och sådana som har erfarenhet av skumning. En värdefull upplevelse var resan till Syvab, Himmerfjärdsverket i Grödinge, utanför Stockholm, Sverige den Där fick man bekanta sig dels med rötteknik, men också rötning i laboratorieskala och hur de förebygger skumningsproblem. Dessutom fick man via intervjuer av processingenjör Elin Åfeldt vetskap om var ytterligare praktisk kunskap om skumning fanns att hämta. Därför gjordes intervjuer via telefon och e-post med Christer Laurell, processingenjör vid Henriksdals reningsverk och Andreas Thunberg, processchef vid Käppala reningsverk. Båda är svenska vattenreningsverk med biogasanläggningar som

11 5 har haft eller har skumningsproblem. Telefonintervjuer gjordes också med Nisse Lithén vid Stormossen, Vasa, och personal vid Viikinmäki, Helsingfors. Alla intervjuer bestod av vissa ledfrågor från vilka intervjun utgick och den intervjuade talade fritt om sina erfarenheter på området. Kunskapen om hur man utför rötningar och laboratorieanalyser har införskaffats delvis från praktik i samma projekt under tidigare somrar, dels från kurser i kemi på utbildningsprogrammet för miljöteknik. Dessutom följdes skrivna instruktioner för utrustning och muntliga instruktioner från personal i laboratoriet. Vilka analyser och kontroller som utförts specificeras i avsnitt Erfarenheter av att konstruera i plast redovisas i kapitel Rötningsprocessen Rötning är en komplex biologisk process, där mikroorganismer i anaerob miljö bryter ner organiskt material till bl.a. metan (CH 4 ) och koldioxid (CO 2 ), vilket utgör den huvudsakliga delen av den så kallade biogasen. Rötning kan ske naturligt i olika miljöer, t.ex. sumpmarker. I biogasreaktorer strävar man till att göra förhållanden så gynnsamma som möjligt för rötningsprocessen, så att man kan utvinna biogas och omvandla olika organiska restprodukter till näringsrik rötrest (Biogasportalen). 4.1 Processteg Rötningsprocessen kan delas in i olika steg utgående från vilka mikroorganismer som är aktiva, samt vilka delar som ingår i reaktionerna och vilka nedbrytningsprodukterna är. Alla processer kan ske samtidigt, men är beroende av varandras produkter. Ett beroendeförhållande finns speciellt mellan första och andra, samt mellan tredje och fjärde steget (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 93). Figur 1 visar en schematisk bild av processen, som sedan gås stegvis igenom i respektive stycke.

12 6 Figur 1. Schematisk bild av stegen i rötprocessen (Appels, Baeyen, Degréve & Dewil, 2008, s. 758) Hydrolys Vid hydrolysen spjälkas stora, olösta föreningar som cellulosa, proteiner och fetter ner till vattenlösliga monomerer, som aminosyror och fettsyror. Från ekvation 1 ses en generell hydrolys av polymer till två monomerer. En del av mikroorganismerna som är aktiva i det här skedet är fakultativt anaeroba, vilket betyder att de kan konsumera eventuellt syre som ännu finns närvarande. Det här sänker redoxpotentialen och gör miljön gynnsammare för de mikroorganismer som är aktiva i efterföljande steg. Tidsåtgången för hydrolysen beror på hur stora och lättnedbrytbara polymererna i substratet är. Hydrolys för kolhydrater tar några timmar och för proteiner några dagar (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 94). R-C-C-R + H 2 O R-C-H + OH-C-R Ekvation 1. Spjälkning av polymer med vatten (Efter Deublin & Steinhauser, 2008, s. 94). Eftersom hydrolysen oftast är det steg som främst avgör tiden för hela rötningen enligt hur lätt hydrolyserat substratet är, strävar man till att förkorta steget genom förbehandling (Appels m.fl. 2008, s. 755). Vissa av de här olika metoderna gås igenom i avsnitt 6.1.

13 Fermentation Fermantationen, eller jäsningen, kan delas in i två steg, de s.k. acidogenesis och acetogenesis. I det första skedet kortas produkterna från hydrolysen av till kortare föreningar, som korta organiska syror, alkoholer, vätgas och koldioxid. Det här steget är direkt beroende av det första steget, men inte av de två efterföljande. Det möjliggör att man kan ha två skilda reaktorer eller behållare, en för hydrolys och första jäsningssteget, samt en annan för metanbildning (Deublin & Steinhauser 2008, s. 94). I den andra delen av jäsningen, acetogenesis eller den anaerobiska oxidationen, fortsätter nedbrytningen av produkterna från föregående steg av andra typer av bakterier, som producerar bl.a. vätgas. Se ekvation 2 för ett exempel på acetogenesisk nedbrytning av etanol. För att reaktionen i det här steget ska kunna ske, behöver partialtrycket hos vätgasen vara tillräckligt lågt. Det innebär att bakterierna i följande steg, metanbildningen, ständigt måste konsumera den bildade vätgasen för att hålla partialtrycket på en lämplig nivå. (Deublin & Steinhauser, 2008, s ). CH 3 CH 2 OH + H 2 O CH 3 COOH + H 2 Ekvation 2. Etanol bryts ner under jäsningen till ättiksyra och vätgas (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 96) Metanbildning Metanbildningen (methanogenesis) är det sista och känsligaste steget i processen. Metanbakterierna är indelade i olika arter, som använder de olika kvarvarande ämnena från substratet för att bryta ned dem till metan och koldioxid. Till exempel kan endast en art bryta ned föreningar i den s.k. metylgruppen, som visas som exempel i ekvation 3 nedan. En del andra föreningar kan brytas ned av alla arter av metanbakterier. 2CH 3 CH 2 OH + CO 2 CH 4 + 2CH 3 COOH Ekvation 3. Etanol och koldioxid bryts ner till metan och ättiksyra av metanbakterier (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 98). Som tidigare nämndes är metanbildningen beroende av den anaerobiska oxidationen. Om metanbildningen störs, kommer ett överskott av syra från andra processer att uppstå. Metanbakterierna kan konkurrera med andra arter av bakterier som kan vara närvarande i olika typer av substrat, t.ex. avloppsvatten där det kan finnas bakterier som reducerar sulfat

14 till vätesulfid. Detta leder till brist på föda för metanbakterierna som då producerar mindre metan (Deublin & Steinhauser, 2008, s ) Substrat Det organiska materialet som rötas kallas substrat och utgör födan för mikroorganismerna i processen. Substratet kan ha mycket varierande egenskaper och kommer från många olika källor. De vanligaste är slam från avloppsreningsverk, hushåll, livsmedelsindustri, samt biomassor från lantbruk (Biogasportalen) Näringssammansättning Förhållandet mellan massorna kol och kväve i ett substrat, den s.k. C/N-kvoten, spelar en central roll för rötningen. Det optimala förhållandet varierar mellan olika substrat. Den här variationen kan bero på att det finns en skillnad mellan tillgängligt och närvarande kol. Till exempel lignin är svårnedbrytbart och mikroorganismerna kan inte ta tillvara allt kol i det. Enligt House (2006, s. 36) är det mest gynnsamma C/N-förhållandet 25 30, men för substrat som innehåller svårnedbrytbara komponenter som t.ex. papper med lignin, behöver C/N-kvoten vara högre. C/N-kvoten varierar kraftigt mellan olika substrat. Proteinrika substrat som slaktavfall har ca 5,1 medan näringsrikare material som gödsel från häst har 25,0 (House 2006, s ). Det här innebär att det kan finnas behov av att blanda substrat för att få ett bättre förhållande, eftersom det annars finns risk för s.k. ammoniakhämning, som gås närmare in på i avsnitt Enligt Carlsson och Uldal (2009, s. 9) går den nedre gränsen vid en kvot 10 15, medan processen börjar avta vid högre kvot än 30. Den gränsen är nära vad House, ansåg vara gynnsamt, men kan bero på att man där beaktar tillgängligt kol. Det sägs dock inte exakt, Carlsson och Uldal avser endast kol som kommer att brytas ned, vilket betyder att de anger väldigt annorlunda C/N-förhållande än House, Dock är C/N-kvoten enligt House (2006, s. 44) inte den mest avgörande parametern, eftersom toleransen är ganska stor och kvoten regleras under processen. Följderna kan inverka negativt på produktionen av biogas. Till exempel leder ett överskott av kväve till att ammoniak produceras, så att kvoten stiger ytterligare, vilket kan leda till att bakterierna tar skada. Om C/N-kvoten är för hög, bildas mer koldioxid, vilket sänker andelen metan i biogasen, vilket betyder att den får ett lägre värmevärde. Processen drabbas då också av ett lägre ph.

15 Torrsubstanshalt (TS), glödförlust (VS) och kemisk syreförbrukning (COD) TS, eller torrsubstanshalten, är det som finns kvar av substratet efter att vatteninnehållet har indunstats vid 105 C. För att pumpning och omblandning ska fungera, får inte TShalten generellt vara för hög, eftersom fast material orsakar svårigheter. Undantag finns, t.ex. ren glycerol har en TS-halt på 100 % men går bra att pumpa. TS-halten säger i sig inte mycket om substratets potential för biogas, men behövs för att räkna ut andra parametrar så som hur mycket av kolet som är tillgängligt för nedbrytning. VS-halt, eller glödförlusten, är substratets innehåll av substans som brinner vid 550 C. VS-halten är användbart för att beräkna substratets organiska innehåll, alltså vad som kan rötas och därmed bli till biogas. I allmänhet betyder en hög VS-halt ett högt utnyttjande av reaktorvolymen (Carlsson & Uldal, 2009, s. 7). En del av det som ingår i VS-halten är dock inte tillgängligt för biologisk nedbrytning, främst lignin. På samma sätt kan en del av det som blir kvar i askan vid bestämning av VS-halt vara tillgängligt för nedbrytning. VShalten utgör ändå ett viktigt verktyg för beräkningar i rötningssammanhang (House 2006, s. 25). Mätningen av COD-halten används också, eftersom den anger mängden syre som krävs för att bryta ner en viss mängd organiskt material (kemisk syreförbrukning, chemical oxygen demand). På samma sätt som med VS-halten betyder en hög COD-halt också en hög transporteffektivitet (Carlsson & Uldal, 2009, s. 8). COD-halten ges oftast i gram per liter. Som tidigare nämndes stiger transporteffektiviteten med högre COD-halt, men rötningen tar längre tid. Figur 2 visar ett diagram över hur lång tid rötningen tar vid olika COD-belastningar, t.ex. innebär ett COD-värde på 3 g/l ca 25 h, medan 4 g/l innebär ca 35 h. Bland annat pumpningen försvåras vid högre halter och vid >12 % substans i substratet sjunker gasproduktionen. Det orsakas främst av att vattenhalten blir för låg för att mikroorganismerna ska fungera optimalt (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 112).

16 10 Figur 2. Tidsåtgång för rötning i timmar som funktion av COD-halt i kilogram i inkommande volym substrat per dygn. Kurvan stiger brant vid högre belastning (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 111) Förbehandling Någon form av förbehandling krävs oftast vid rötning. Man vill underlätta rötningen och undvika problem med hanteringen av substratet och rötresten. Det innefattar både behandling av substratet, som t.ex. finfördelning, men också avlägsnandet av material som inte går att röta, som metaller eller tyg (Carlsson & Uldal, 2009, s. 9). Hämmande faktorer gås närmare in på i avsnitt 4.7. Förbehandling spelar en central roll i att motverka skum, vilket gås närmare in på i avsnitt 6.1. Där framkommer också att förbehandlingen inte bara underlättar rötning och hantering, utan också kan förbättra gasproduktionen. 4.3 Viktiga parametrar Eftersom rötningen utförs av levande och känsliga organismer, samt för att processen ska vara effektiv, är det viktigt att förhållandena är de rätta (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 93). För att garantera att förhållandena är de rätta, behöver en del saker kontrolleras och upprätthållas. De viktigaste parametrarna, samt varför de är viktiga, tas upp här.

17 Temperatur Mikroorganismerna som är aktiva i rötningsprocessen kan delas in i två olika grupper, enligt i vilket temperaturområde de har sitt optimum. De flesta arter av metanbakterierna är mesofila, med ett temperaturintervall på C. Ett mindre antal arter är termofila, vilka föredrar C. De termofila bakterierna är känsligare än de mesofila, vid större temperaturvariationer än ±2 C börjar gasproduktionen avta avsevärt. Eftersom temperaturen är högre är också termofil rötning mer energikrävande än mesofil. Däremot är termofil rötning snabbare, med upp till 50 % snabbare nedbrytning, vilket figur 3 visar. På grund av den högre temperaturen inträffar en viss hygienisering och syre löser sig sämre, vilket gör det lättare att uppnå anaeroba förhållanden i reaktorn (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 112). Det finns dock rapporter om problem vid termofil rötning då processen blir instabil. Det här antas bero på brist på spårämnen, speciellt järn, som behövs i större grad vid termofil metanbildning (Marneri, Antoniou & Mamais, 2009, s. A-869). Figur 3. Inverkan av temperatur på tiden för rötning i det mesofila och termofila området (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 112). Vissa användningsändamål kräver en ren biogas, vilket gör att termofil rötning inte lämpar sig eftersom den producerar mer vätesulfid i biogasen. I praktiken är det mängden substrat, krav på uppehållstid och tekniska förutsättningar som avgör den lämpligaste temperaturen. Med en kortare uppehållstid behöver man en mindre reaktor, vilket kan ekonomiskt motivera den högre energiförbrukningen (House, 2006, s ). Någon form av uppvärmning är nödvändig för att komma i de rätta temperaturerna, vilket kan ordnas på olika sätt. De är: cirkulation av rötslam till extern värmeväxlare, värmeväxlare på

18 12 tillförselrör för inkommande slam, injicering av ånga, doppvärmare och varmvattenrör inne i rötkammaren. De två förstnämnda är de vanligaste metoderna (Starberg, Karlsson, Larsson, Moraeus & Linderg, 2005, s. 22) ph ph är ett logaritmiskt mått på vätejoner (H + ) i en vätska och anger surheten. Under rötningen kan ph variera med i vilket skede processen befinner sig i. Dock är kraftiga variationer och för höga eller för låga värden skadliga för mikroorganismerna. Ett högt eller lågt värde är oftast ett tecken på att en störning finns. De känsligaste bakterierna är de metanbildande, vilket gör att om en störning inträffar kommer som regel deras funktion att stanna av först. Om de andra stegen fortsätter, kommer olika syror att ackumuleras, eftersom produkterna från föregående steg inte bryts ned till biogas, med resultatet att ph sjunker ytterligare. Det är anledningen till att ph sjunker i början av en rötningsprocess, då de metanbildande bakterierna ännu inte har hunnit stabilisera sig. ph får dock inte sjunka för lågt i början, eftersom metanbakterierna inte kommer att börja fungera i för sur miljö (House, 2006, s. 26). Om ph sjunker under 6,7 börjar bakteriernas metabolism avta. Vid 6,5 kommer produktionen av organiska syror att leda till att ph sjunker ytterligare och rötningen kan avstanna. För högt ph är oftast inte ett problem, på grund av rötningens naturligt reglerande mekanismer, men ph under 7,5 är optimalt (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 114). Enligt House (2006, s. 27) är däremot det optimala området 6,8 8,5. Eftersom phskalan är logaritmisk innebär det att 8,5 är tio gånger mer basiskt än 7,5. Skillnaden mellan vad de båda källorna anger som optimalt är med andra ord stor. Vid rötning finns flera reglerande och buffrande effekter för ph, men vid en nystartad rötning har inte den buffrande förmågan hunnit byggas upp. Koldioxid tas bort från rötningen med biogasen, men vid sjunkande ph kommer koldioxid att lösa sig i substratet som oladdade molekyler. Om koldioxid tas bort ur reaktorn kommer ph att sjunka (House, 2006, s ). Vid ett stigande ph kommer den lösta koldioxiden att bilda kolsyra, som på så sätt sänker ph igen. Det andra buffertsystemet bygger på att vid lågt ph kommer ammonium-joner (NH + 4 ) att bildas från ammoniak vilket frigör hydroxyl-joner (OH - ), som höjer ph. Vid stigande ph kommer ammoniak att återbildas och binda hydroxylgruppen, som sänker ph (Deublin & Steinhauser, 2008, s ).

19 13 Om koldioxidhalten ökar i biogasen och ph sjunker är det ett tydligt tecken på att det finns störningar i processen. Möjliga åtgärder är t.ex. att höja ph genom att blanda i en stark bas som natriumhydroxid (NaOH) eller att stänga av inmatningen av substrat (om processen är kontinuerlig) så att metanbakterierna hinner bryta ner syrorna (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 115) Konduktivitet Konduktiviteten, tillsammans med ph (se avsnitt 4.3.2), ger en första bild av hur rötningsprocessen framskrider, då det ger en snabb bild av salthalten i en vätska. Konduktiviteten kan räknas fram utgående från de enskilda jonernas bidrag till den elektriska ledningsförmågan. Olika joner bidrar olika mycket till konduktiviteten. Dessutom är vissa joners bidrag beroende av ph. Konduktiviteten kan mätas genom att en ström sänds mellan två elektroder nedsänkta i vätskan och då mäta spänningen som uppstår. Lösningen fungerar som en elektrisk ledare för katjoner (positivt laddade joner) på väg till den negativa elektroden och för anjoner (negativt laddade joner) till den positiva. Resistansens beräknas utgående från ström och uppmätt spänning. Konduktansen fås som den inverterade resistansen, som sedan multipliceras med cellkonstanten, som är förhållandet mellan elektrodavstånd och elektrodernas area. Det ger sedan konduktiviteten, vars enhet blir Siemens/meter (S/m). I vattenreningssammanhang rör det sig om värden i storleken ms/m (Levlin & Hultman, 2008, s. 9 11). Konduktiviteten är enkel att mäta och är vanlig i vattenreningssammanhang. En för hög konduktivitet leder främst till korrosion som skadar utrustning. Man kan t.ex. avgöra behovet av fällningskemikalier i reningsprocessen genom att mäta konduktiviteten (Levlin & Hultman, 2008, s. 13). Konduktivitetsmätning är också vanligt vid rötning. Konduktiviteten kommer att variera med tillståndet i rötreaktorn och vilka processer som sker. Det är vanligt att konduktiviteten ökar vid rötning eftersom joner löses ut ur slammet och reaktioner vid nedbrytning av organiskt material ger upphov till bl.a. ammonium och vätekarbonat. Det här innebär ett ökat joninnehåll och därmed en ökad konduktivitet (Levlin & Hultman, 2008, s. 19, s. 32). Ökningen vid rötning av slam från aktivslamprocessen kan vara en mångdubbling av ursprungligt värde (Levlin & Hultman, 2008, s. 33). Eftersom förändringarna i konduktiviteten under rötningsprocessen är relativt stora, är konduktivitetsmätningar ett bra sätt att kontrollera hur den fortskrider (Levlin & Hultman, 2008, s. 37).

20 Hydraulic retention time (HRT) och solids retention time (SRT) Det är i många sammanhang viktigt att veta hur lång tid som substrat rötas. HRT är medeltalet för hur länge (antalet dagar) en viss volym av slammet stannar i reaktorn, medan SRT är medeltalet för hur länge det fasta materialet stannar i reaktorn. Ju kortare uppehållstiden är, desto mer av substratet kommer att vara kvar i rötresten, beroende på typ av substrat. HRT- och SRT-bestämningar spelar främst roll vid kontinuerlig rötning (se avsnitt 4.6), eftersom man måste avgöra hur mycket slam som ska tas bort och hur mycket substrat som ska pumpas in. När man tar bort substrat ur reaktorn kommer man också att ta bort en del av bakteriekulturen, vilket måste beaktas så att det blir kvar tillräckligt mycket för fortsatt funktion och stabilitet. Om uppehållstiden är högre måste reaktorn vara större och beroende på substrat och temperatur kommer gasproduktionskurvan att plana ut (Appels m.fl. 2008, s. 759). Hur mycket man matar in i reaktorn är tätt förknippat med HRT och SRT. Inmatningen ges oftast i hur många kilogram VS per volym reaktor man matar in per dag. I avsnitt tas vikten av inmatningen upp mera detaljerat. Vid kontinuerlig rötning handlar det oftast om att få ut så mycket biogas som möjligt på kort tid, vilket kan betyda att nedbrytningsgraden är låg på kvarvarande substratet då det tas ut. Tabell 1 visar exempel på nedbrytningsgrader vid olika uppehållstid vid mesofil rötning. Fördubblad tid i reaktorn ökar graden av nedbruten VS med endast 9,5 %, enligt tabellen. Speciellt vid större reaktorer där kostnader för uppvärmning och omrörning ökar snabbt vid ökad volym, kan skillnader i uppehållstiden spela stor roll för lönsamheten (House, 2006, s. 50). Tabell 1. Inverkan av uppehållstid vid mesofil rötning på graden av VS som bryts ner. Tid i reaktorn (d) Nedbruten VS (%) 15 56, , ,5 Källa: Appels m.fl. 2008, s. 761

21 Omblandning Någon slags omblandning är nödvändig vid rötning av flera orsakar. Det är viktigt att skapa så god kontakt mellan materialet som ska rötas och bakterierna, så att hela bakteriekulturen får näring och att allt substrat når samma grad av nedbrytning. Det är också viktigt att det inte uppstår döda zoner i rötkammaren, så att man utnyttjar hela rötkammarens volym optimalt (Ganidi, 2008, s. 38). Främst den ekonomiska aspekten försämras om en del av volymen är inaktiv. Man vill också genom omblandningen skapa en så homogen miljö som möjligt, så att också rötningsprocessen är stabil. Nytt substrat som pumpas in i rötkammaren ska också på så kort tid som möjligt blandas med resten av innehållet. Omblandningen ska också hålla slammet i suspension. Om omblandningen inte lyckas kan det bl.a. uppstå överbelastning eller döda zoner i delar av reaktorn, samt skumning som resultat (se avsnitt 5.3.5) (Starberg m.fl. 2005, s. 19). Omblandningen kan ordnas på flera olika sätt. I huvudsak rör det sig om variationer och kombinationer av fyra olika metoder. De är mekanisk omrörning (oftast med motordriven propeller), gasomblandning (då man pumpar in biogas tillbaka i botten av rötkammaren), strålomblandning (då man sprutar in cirkulerat eller nytt slam underifrån) och dragrör (då man använder rör för att skapa strömmar i rötkammaren). De har alla sina för- och nackdelar, varav vissa tas upp närmare i avsnitt 5.3.5, vilket behandlar skumning i samband med omblandningen (Starberg m.fl. 2005, s ). 4.4 Biogas Biogas består huvudsakligen av metan (CH 4 ) och koldioxid (CO 2 ) i något varierande proportioner. Dessutom innehåller den orenade biogasen mindre andelar andra föreningar, så som svavelväte (även kallat vätesulfid, H 2 S). CH 4 är den brännbara komponenten i biogas och den som i huvudsak beaktas i bestämningen av biogasens egenskaper. Vid en metanhalt på 45 % är biogasen brännbar (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 49) Egenskaper Biogasens egenskaper liknar naturgas, som också innehåller till största delen metan. Biogas går att trycksätta, så att den som naturgas går bättre att lagra och använda till olika ändamål. Vilka exakta egenskaper biogasen har beror på hur ren den är. En biogassammansättning på % CH 4, % CO 2 och spår av andra gaser har ett

22 16 värmevärde på 6,0 6,5 kwh/m 3 och en densitet (NTP) på 1,2 kg/m 3 (Deublin & Steinhauser, 2008, s ). Vid hantering av biogas finns en viss explosionsrisk. Gränsen för explosion för ovanstående sammansättning går vid 6 12 % i luften (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 50). Därför är det nödvändigt att undvika gnistor och explosiva blandningar. Den största risken finns i att syre läcker in i reaktorn eller lagringsbehållare, vilket undviks genom att se till att trycket är högre inne i behållaren än på utsidan (House, 2006, s ). Metan är en kraftig växthusgas, med 21 gånger högre GWP (global warming potential) än koldioxid. Det gör det viktigt att ta tillvara biogasen och bränna den om inget användningsområde finns, varvid den bildar mindre skadligt koldioxid. Det höga GWP hos metan utgör ett problem vid deponier där biogas bildas naturligt (Arnold m.fl. 2007, s. 107) Beståndsdelar Vid förbränning av biogas beaktas gasen ofta som ren metan. Biogas består till största delen av metan och är den del som innehåller den betydelsefulla energin. Den enda relevanta energiinnehållande komponenten förutom CH 4 är H 2, men förbränningen av de båda är direkt jämförbara och behöver därför inte beaktas skilt (House, 2006, s. 85). Vilka komponenterna är och hur stor andel de utgör av biogasen beror på en mängd faktorer, främst substratet och anläggningens egenskaper. I tabell 2 listas en del av de möjliga komponenterna förutom CH 4 och deras typiska andelar, samt några effekter de ger upphov till vid användning. (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 52). I avsnitt tas ammoniak (NH 3 ) upp ytterligare och i avsnitt tas andra toxiska ämnen upp kort.

23 17 Tabell 2. Andelar, effekter och orsaker för vanliga föroreningar i orenad biogas. Komponent Andel Effekt Orsaker CO Vol% Sänker värmevärde, korrosion, skadar alkaliska bränsleceller H 2 S 0 0,5 Vol% Korrosion, SO 2 -utsläpp, sliter på katalysatorer Högt C/N, lågt ph, O 2 i reaktorn, störningar i processen, ökar i början av rötningsprocessen Lågt ph, störningar, protein, sulfat i substratet, temperaturökning, röttid NH 3 0 0,05 Vol% NO x -utsläpp, korrosion Lågt C/N, termofil rötning Vattenånga 1 5 Vol% Kondensation, risk för att utrustning fryser, korrosion Siloxan 0 50 mg/m 3 Verkar som ett slipmedel och skadar motor Halten ökar med ökad temperatur i reaktorn Siloxaner i substratet Källa: Deublin & Steinhauser, 2008, s. 52 och House, 2006, s Vad som orsakar att en viss förorening förekommer och lämplig åtgärd är inte helt känt i varje fall. Speciellt mängden CO 2 kan bero på många olika faktorer, men är ofta ett tecken på att nedbrytningen inte är fullständig och brister finns i processen. Mängden H 2 S beror oftast på typen av substrat. Siloxaner förekommer i små mängder, men skadorna kan bli stora på motorer, vilket gör det till en viktig faktor. Siloxaner förekommer i kosmetika, rengöringsmedel och byggmaterial, vilket gör att främst biogas från samhällsavfall och avloppsvatten kan innehålla siloxan (Deublin & Steinhauser, 2008, s ). Siloxaner är polymerer som innehåller ett skelett av kisel och syre med två metylgrupper på kiselatomen och varierar i storlek. Siloxaner används mycket till framställning av olika produkter eftersom de är relativt billiga, men är ändå bl.a. termiskt stabila, inerta, motstår väta, ozon, UV och gammastrålning (Kemikalieinspektionen: Siloxaner) Användningsområden Biogasen har många olika användningsområden. Det vanligaste är uppvärmning av bostadsområden och drift av anläggningen. Då behovet på sådana platser är lägre, som sommartid, facklas överskottet bort. Vanligtvis uppgraderas gasen, främst genom torkning

24 18 då vattenånga tas bort. Man kan också producera kraftvärme med biogas. Eftersom biogas brinner relativt rent vilket ger en ren arbetsmiljö och inte orsakar slitage på utrustning används den också inom industrin. Industrier kan använda metan som råvara i andra produkter, som färger, polymerer, möbler, djurfoder och smörjoljor. Det snabbast ökande användningsområdet för biogas i många europeiska länder är fordonsgas. För att duga som fordonsbränsle måste gasen renas till ca 97 % metan. Personbilar som drivs av fordonsgas (naturgas och biogas) har ofta två tankar, en för fordonsgas och en för bensin. Tyngre fordon, som bussar och lastbilar, kan på vissa orter vara byggda för enbart fordonsgas (Biogasportalen, användning). Enligt Börjesson, Tufvesson och Lantz (2010, s ) har biogas en bättre effekt på utsläppet av växthusgaser än andra biodrivmedel, såsom etanol och RME (rapsmetylester). 4.5 Rötrest Efter rötningen lämnar en rötrest kvar av substratet. Den innehåller samma näringsämnen som substratet, men i en mer koncentrerad form. Exakt vad rötrestens egenskaper är beror på substratet. Eftersom substratet brutits ner till en del finns näringsämnena i en form som är lättare för växter att ta tillvara. (Baky, Nordberg, Palm, Rodhe & Salomon, 2006, s. 3) Användningsområden Rötresten kan användas som gödsel inom lantbruk, vilket medför att restprodukten efter rötning kan bli en ekonomisk tillgång. Resten från rötning av t.ex. slakteriavfall, stallgödsel och källsorterat livsmedelsavfall är tillräckligt ren för att användas som gödsel inom livsmedelsproduktionen (Baky m.fl. 2006, s. 3). Enligt Baky m.fl. (2006, s. 11) skulle den våta rötrestens nettovärde (intäkter minus kostnader omräknat till penningvärde år 2006) kunna vara upp till 18 SEK/ton. Men beroende på olika faktorer som spridningstidpunkt och näringsinnehåll kan det också bli en kostnad på 4 SEK/ton. Enligt samma rapport skulle rötresten i fast form ha ett nettovärde på 42 SEK/ton. Det är också möjligt att gödsla skog med rötrest som har pelleterats. Det sker ännu bara i forskningssyfte, men som med användningen av rötresten i lantbruk finns flera fördelar. Istället för fossila mineralgödsel är rötresten förnybar, samtidigt som en ökad tillväxt av skog tar bort koldioxid ur luften eftersom den utgör en kolsänka. Man skulle också ha möjlighet att producera rötrest som gödsel lokalt och inte behöva de långa transportsträckorna som krävs för det sinande fosforgödslet (Jungell, 2011, s. 23).

25 Gödselegenskaper Som gödselmedel varierar rötresten med substratet, som tidigare nämnts. En fördel överlag hos rötresten är att en stor del av kvävet i den är i form av ammoniumkväve (NH4+-N). För att växter ska kunna ta upp kväve och tillgodogöra sig det, behöver det först brytas ned av markens mikroorganismer till just ammoniumkväve. Det medför att gödsling med rötrest ger växterna lättillgängligare näring. Det finns dock en risk att kvävet åker ut med rejektvattnet från rötreaktorn, eftersom en del av ammoniumkvävet kommer att lösa sig i vatten (Jarvis & Schnürer, 2009, s. 79). Om rötresten avvattnas minskar kväveinnehållet, speciellt vid termofil rötning löser sig en större del kvävet i vattnet (House, 2006, s. 32). Kväveinnehållet i rötresten är liknande det i svingödsel (Baky m.fl. 2006, s. 5). Förutom ammoniumkväve innehåller rötresten många andra viktiga näringsämnen för växterna, som organiskt kväve, fosfor (P), kalium (K), magnesium (M) och spårämnen, se tabell 3. Den visar innehållet i sju certifierade biogasanläggningar i Sverige år I tabellen kan man också se att den innehåller skadliga ämnen som kvicksilver och bly, samt en jämförelse med andra typer av gödsel. Certifieringssystemet har byggts upp av Avfall Sverige och kontrollereras av egenkontroller och certifieringsorgan, som SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut.

26 Tabell 3. Växtnärings- och spårämnen i biogödsel från sju svenska anläggningar, samt jämförelse med nöt- och svingödsel. 20 Källa: Baky m.fl. 2006, s. 5. Man ser att rötresten innehöll, i alla fall i medeltal, större mängder av metaller. Baky m.fl. uppger inte vilken typ av substrat de sju anläggningarna rötar, men eftersom de är certifierade borde rötresten leva upp till ställda (svenska) miljökrav och vara av godkänt substrat (Baky m.fl. 2006, s. 6) Begränsningar Att använda rötrest som gödsel är inte helt utan problem. Området är relativt nytt och nya bestämmelser och forskning på området förändrar läget. Någon certifiering finns inte ännu i Finland, vilket det finns i Sverige (se föregående stycke 4.5.2), utan regleras endast i lag. Rötresten klassas som jordförbättringsmedel och till gruppen gödselfabrikat. Halten av tungmetaller som den får innehålla specificeras i Jord- och skogsbruksministeriets förordning om gödselfabrikat (12/07). Dessutom gäller de bestämmelser som annars reglerar gödsling. Ett certifieringssystem för rötrest borde utvecklas i Finland, för att garantera kvaliteten och underlätta införande och produktion av rötrest som gödsel.

27 Olika typer av rötreaktorer Rötreaktorer kan vara konstruerade och delas in på olika sätt. Den främsta skillnaden är mellan satsvis och kontinuerlig rötning. Det som avgör vilken typ av reaktor man använder sig av är främst nivån på tillgänglig teknik och tillgång på substrat Satsvis rötning Den satsvisa rötningen, ofta kallad batch, används då man vill ha enkla konstruktioner. De är vanliga på bondgårdar, då bonden kan själv ta hand om rötningen och underhåll av reaktorn. Substratet matas in i reaktorn och tas ut när man anser att rötningen är färdig och vill avsluta processen. Det här leder till variationer i biogasproduktionen, eftersom de olika stegen producerar olika mycket biogas med lite olika sammansättning. Produktionen når sitt maximum vanligtvis efter halva uppehållstiden. När reaktorn töms sparas vanligtvis en del startkultur för att lättare få igång följande rötning. Det förekommer även en typ av batch-process där substrat flödar kontinuerligt in, men den töms satsvis. Det rör sig alltså främst om en slags lagring. Det innebär bl.a. att rötresten kommer att variera kraftigt i nedbrytningsgrad, men konstruktionen är billig (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 243, s. 245) Kontinuerlig rötning Den kontinuerliga processen finns i flera variationer. I stora drag går de alla ut på att rötprocessen startar en gång och hålls sedan i gång, målet är att föra in nytt material i samma takt som gammalt bryts ned och tas ut som rötrest och gas. Volymen hålls alltså konstant. Tömning och påfyllning kan ordnas på flera olika sätt, som tas upp kort i avsnitt På det här sättet undviker man variationer i gasproduktionen och de ofta kritiska uppstartningarna med den tidskrävande hydrolysen. Man behöver dock ständigt ha tillgång på substrat, vilket oftast kräver mellanlager. De flesta kontinuerliga processer är mesofila, trots vissa fördelar med termofila (se avsnitt Temperatur). Som med den satsvisa kan omblandningen och uppvärmningen vid kontinuerlig rötning genomföras på olika sätt. (Appels m.fl. 2008, s. 760). Genom att värma substratet före och pumpa in det underifrån kan man få till stånd en del uppvärmning och omblandning genom inmatningen. Det har dock visat sig att varken uppvärmningen eller omrörningen blir på det sättet effektiv (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 254).

28 Rötning i flera steg Eftersom rötningsprocessen består av flera steg med olika krav på omgivningen kan man dela upp processen i olika reaktorer, s.k. tvåstegs- eller hybridreaktor. Då sker syrabildningen i en första, ofta ouppvärmd reaktor där de mindre känsliga bakterierna utför hydrolysen. Första reaktorn är vanligtvis större, eftersom hydrolysen ofta är det mest tidskrävande steget. Fettsyrorna och övriga produkter från den första reaktorn flyttas till den mindre, uppvärmda reaktorn där metanbildning sker. Både satsvisa och kontinuerliga rötreaktorer kan vara indelade i två steg. Eftersom mindre uppvärmning behövs är den här modellen mindre energikrävande än de med ett steg (House, 2006, s. 142). 4.7 Hämmande faktorer Det finns flera faktorer som kan försvåra, sakta ner eller till och med stoppa rötningsprocessen. Eftersom rötningen är ett samspel mellan många olika steg och mikroorganismer finns det olika möjligheter för processen att påverkas av en störning, vilket också leder till att skillnader i orsaker och åtgärder finns i litteraturen. Vissa av produkterna från något av stegen kan skada de andra stegen (se stycke 4.1). En fördel är att rötningsprocessen består av levande mikroorganismer av olika arter, vilket gör att de ofta kan anpassa sig till förändrade förhållanden (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 118) Skum Skum vid rötning är ett varierande problem och orsakerna till varför skumning inträffar är oklara och komplicerade. Problem med skumning finns både vid rötning och vid behandling av avloppsvatten med aktivslammetoden. Skum har beskrivits på olika sätt, bl.a. som ett visköst, mörkbrunt lager ovanpå slammet eller som en gas-vätskeblandning som innehåller mer än 95 % gas, som bildats på grund av kraftig omrörning, luftning eller närvaro av ytaktiva ämnen (Ganidi, Tyrell, & Cartmell, 2009, s. 1). Följderna av skumning är bl.a. nedsatt gasproduktion och nedbrytning, men även skador på anläggningen. Om en anläggning drabbas av skumning kan det leda till stora ekonomiska kostnader och nedsatt produktion, t.ex. drabbades ett reningsverk i Stockholm 1996 av en skumningsincident som varade i 10 veckor. Följderna blev en förlust i produktionen av biogas på 40 % och totalkostnader på $. Orsakerna till skumning är som tidigare nämnt oklara, men de flesta undersökningar pekar främst på vissa typer av bakterier och oregelbunden inmatning av organiskt material (Ganidi m.fl. 2009, s. 2). Behovet av att

29 23 undersöka skumningsfenomenet är stort, eftersom det leder till en mängd negativa följder. Skumningen som fenomen och dess orsaker samt möjliga åtgärder kommer att gås in på i närmare detalj i kapitel 5 och 6. En praktisk undersökning utförs i kapitel Toxiska ämnen Eftersom rötningen innefattar levande organismer är det viktigt att substratet inte innehåller ämnen som är skadliga för dem. Tungmetaller fungerar som nyttiga spårämnen för bakterierna vid låga koncentrationer, men blir giftiga för dem vid högre koncentrationer. Till exempel grisgödsel kan innehålla zink från foder, där zink används som tillsats och fungerar som antibiotika. Andra ämnen som kan skada bakterierna och kan finnas i substratet är rengöringsmedel, bekämpningsmedel och olika slags antibiotika. Höga halter av tanniner, som finns i många baljväxter, kan skada metanbakterierna (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 125). Även om bakterierna överlever kan eventuella toxiska ämnen begränsa användningen av rötresten som gödsel (BioBio: Hämmande faktorer). Som nämndes i avsnitt 4.1 är en del av bakterierna fakultativt anaeroba, men de metanbildande bakterierna är strängt anaeroba. Deras metabolism börjar hämmas vid syrekoncentrationer på 0,1 mg/l. H 2 S bildas också i stegen före metanbildningen och kan vara hämmande, eftersom sulfatbakterierna konkurrerar ut metanbakterierna, då de behöver mindre energi för sin funktion och inte lever i symbios med andra bakterier. H 2 S bildas som biprodukt med nästan alla substrat, men börjar vara giftigt för bakterierna vid koncentrationer på ca 50 mg/l. Dessutom ökar giftigheten hos H 2 S för bakterierna när temperaturen stiger. Det rekommenderas att följa med halten och om den blir för hög, höja ph eller minska volymen på inmatning. Det kan också vara skäl att dela upp rötningen i två steg (se avsnitt 4.6) om man misstänker problem med H 2 S (Deublin & Steinhauser, 2008, s ) Ammoniumackumulering Under optimala förhållanden råder jämvikt mellan ammoniak (NH 3 ) och ammonium (NH + 4 ), som bildas under rötprocessen främst från proteiner. Om förhållanden ändras, som om ph och temperatur stiger, kommer jämvikten att förskjutas så att ammoniakhalten ökar och hämmar rötningen. Tillräckligt höga halter av ammoniak blir giftigt och kan orsaka avdödning (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 123). Det här är en bidragande orsak till att

30 24 proteinrika material som slakteriavfall och svingödsel ofta ses som svårrötade, men dessutom är de kopplade till skumning, se avsnitt (BioBio: Hämmande faktorer). Enligt Fraser, K.D. (2010, s ) är en större del ammonium fritt under termofil rötning, till följd av ett högre pk a -värde. Risken för hämning på grund av ammonium är alltså större vid termofil rötning. 5 Skumning Skumning är ett av de allvarligaste problemen vid rötning (Ganidi, 2008, s. 6), som vi såg i det tidigare kapitlet. Det är ett problem som kan få flera negativa konsekvenser för rötningsanläggningen, t.ex. ansåg 11 % av driftspersonal vid biogasanläggningar i hela USA i en gammal undersökning att skumning är det mest ihärdiga problemet vid rötning (Van Niekerk, Kawahigashi, Reichlin, Malea & Jenkins, 1987, s. 249). Det är inte heller ovanligt, och när väl ett skumningsfenomen inträffat ökar risken för att det ska ske igen. Trots det utbredda problemet är skumning relativt dåligt undersökt, man har inte kunnat ställa fram bevis på någon tydlig orsak eller åtgärd. Enligt Bates, Corning, Massart och Neun (2006, s. 1 2) så skummar alla rötreaktorer i viss mån, men det är den kraftiga skumningen som är problematisk. Att alla rötreaktorer skulle skumma har dock inte påträffats i någon annan källa. Dessutom menar de att skumningsproblemen verkar bli vanligare i USA. Det kan bero på att rötningen av slam av olika karaktär och ursprung har ökat, till följd av att mer avancerad biologisk vattenrening har blivit vanligare i USA. Eftersom skumning innebär svårigheter vid rötning, som är både en avfallshanteringsmetod och en framställningsmetod för förnybart bränsle (Ganidi, 2008, s. 1), betyder det att en attraktiv lösning på skumningsproblemet skulle innebära ett steg mot en mer hållbar utveckling på nämnda områden. 5.1 Definition Skum är ett allmänt begrepp som beskrivs och används på olika sätt i litteraturen. Ofta används orden scum och foam synonymt med varandra i engelsk litteratur, men begreppen har olika betydelse. Scum innebär skum vid jäsning eller hinna på stillastående vatten, medan foam betyder lödder eller fradga, men också skum (Norstedts stora engelska ordbok, 2000). Det första begreppet innebär alltså att ett lager eller täcke av slam som bildas på ytan, medan det andra, löddret orsakar något som tar mer volym i anspråk. Att göra skillnad på de två är ibland svårt. De båda fenomen är beroende av

31 25 varandra (Deublin & Steinhauser, 2008, s. 127). Enligt House (2006, s. 133) är scum ett allmänt begrepp för ett lager av flytande material som kan bildas överst i rötreaktorn vid våtare rötning (TS lägre än 7 10 %). Detta scum kan klassas som ett slags gel av små partiklar. Foam är gasbubblor med en yta av ett så pass visköst material att de inte brister, i alla fall inte omedelbart (House, 2006, s. 137). I fortsättningen kommer benämningen skum att användas där det engelska begreppet foam avses, alltså ett fenomen då gasbubblor finns i vätskan, inte bara ett täcke av fast material. Med begreppen scum avses att ett slamtäcke bildas. Som tidigare nämndes så skummar alla reaktorer. Problemet uppstår då skummet blir kraftigt eller överdrivet, vilket definieras som då gasrör blockeras och/eller då rötreaktorn skummar över (Bates m.fl. 2006, s. 2). Ett sådant fall kan ses från figur 4 och figur 5, där rötkammaren har skummat över. Andra problem uppstår dock före de här följderna inträffar, vilket tas upp i kapitel 5.4. Därför kommer inte definitionen på kraftig skumning att användas här. Figur 4. Kraftig skumning vid anläggning i USA. Skummet (mörkbrunt) har svämmat över upp på taket (beigt). Hela taket täcks av skum, förutom mitten, som man håller på och spolar rent med vatten (figur 5) (Bates m.fl. 2006, s. 2).

32 26 Figur 5. Personal på Morris Forman Wastewater Treatment Plant i Louisville, Kentucky, USA, försöker åtgärda kraftig skumning, som fått rötkammarens innehåll att stiga upp på taket (Massart, Bates, Corning & Neun, 2006, s. 53). 5.2 Beskrivning av skum Beskrivningen av skumningsfenomenet är inte helt exakt i litteraturen, eftersom egenskaperna varierar mellan olika typer av skum, men också med substratet. Det finns i huvudsak två olika slags typer av skum i avloppsvatten, vilka skiljs främst åt av skillnaden i stabilitet (Ganidi, 2008, s. 12). I andra vätskor förekommer bubblor med andra egenskaper. Den första och relativt harmlösa typen är instabilt skum, även kallat övergående skum. Instabilt skum förorsakas oftast av endera fett eller vissa arter av trådformiga mikroorganismer. Det misstänks dock att de här fenomenen kan orsaka mera stadigt skum. Därför behandlas orsakerna till den övergående skumningen i samband med det mer genomgående. Det instabila skummet befinner sig oftast i ett jämviktsläge som varken ökar eller minskar genom att bubblorna brister efter några sekunder. Den andra typen av skum är s.k. metastabil eller bara stabil, med bubblor vars väggar inte tunnas ut av sig själv. Bubblorna i det här skummet brister inte opåverkat som det föregående. Skummets bubblor förstörs inte heller enkelt av mekaniska metoder, utan kräver mer oregelbunden eller kraftig störning för att kollapsa. Bubblorna i det metastabila

33 27 skummet kan ha en livstid på flera dagar, till skillnad från det övergående skummets bubblor som varar i ett par sekunder. Orsakerna gås igenom i detalj i följande avsnitt. Det finns ingen klart angiven gräns var skillnaden mellan den här typen av skum och den första går, utan man talar oftast om en enda typ av skum i rötreaktorerna. Men eftersom man gör skillnad på skummets stabilitet i sammanhang som är nära anknutna till rötning, t.ex. vattenrening med aktivslammetoden, är det motiverat att göra en skillnad (Ganidi, 2008, s ). I andra sammanhang talar man om, förutom de två föregående, skum som är sant (består av mest gas), vätska (består av lite gas och mest vätska), övergående och ihållande (Ghildyal, Lonsane & Karanth, 1988, s. 176). Eftersom det är stabilt skum som utgör problemet vid rötning kommer den typen att avses i fortsättningen, en bild av sådant skum finns i figur 6. Att göra en djup, heltäckande översikt av skumningens egenskaper är svårt på grund av områdets omfattning och komplexitet (Koehler, Stone, Brenner & Eggers, 1998, s. 2097). Figur 6. Bild av hur metastabilt skum kan se ut i en reaktor (Herbes, Moeller, Müller & Zehnsdorf, 2010, s. 204). Det finns dessutom andra typer av indelningar för skum, Moeller, Görsch, Müller & Zehnsdorf (2012, s. 110) använder en annorlunda indelning, som de skriver att används av driftspersonal vid tyska biogasanläggningar. Där skiljer man på storleken på bubblorna. Skumning med stora bubblor är lätt att åtgärda genom inmatning och omrörning. Små bubblor orsakar stabilare skum som ger upphov till mer problem.

34 28 Varför bubblornas storlek inverkar är inte känt. Den föregående klassifikationen nämner inget om att stabilt skum skulle ha mindre bubblor, men en hypotes man kan ställa är att det stabila skummet består av bubblor som inte expanderar mot bristningsgränsen och därför håller bättre. Det finns ett behov av ett detaljerat klassificeringssystem för olika typer av skum, vilket är Hugs (2006, s. 71) första förslag på framtida forskning på skumning hos aktivt slam. Det skulle bl.a. underlätta samordning av forskning och undvika förvirring. Han föreslår att indelningen skulle grunda sig på skummets utseende, plats i rötkammare, ursprung, storlek och sammansättning på bubblor, vattenhalt, reduktionsförmåga (redox condition), flockstruktur, dominerande organismer, biologiska aktivitet, ytspänning och andra egenskaper för ytan, skumningspotential och extracellulära polymersubstanser (EPS, stora organiska molekyler från mikrobiologisk aktivitet nedbrutna celler) (Hug, 2006, s. 5) Ytspänning Ytspänningen tros spela en central roll för skumning. Ytspänningen beskriver summan av de obalanserade krafterna mellan molekylerna i eller nära en fas gränsyta mellan två faser, t.ex. mellan vatten och en gas som luft. Inne i en vätska växelverkar molekylerna med varandra i alla riktningar, till skillnad från molekylerna vid en gränsyta som inte verkar mot gränsytan. Det medför att de påverkas av färre molekyler, vilket också medför att de har en större energi och kallas för ytenergi (ges i SI-enhet med J/m 2 ). Det här kan tolkas som kraft per längd, alltså ytspänning. Följden blir att vätskan strävar till att minimera ytan. Ämnen som samlas vid vätskans yta kallas för ytaktiva ämnen eller tensider. De sänker ytspänningen och orsakar i allmänhet skumning och gasbubblor (Ytspänning, Nationalencyklopedin). Närvaron av tensider tros ha en koppling till skumning vid rötning, vilket gås närmare in på i avsnitt Rent vatten har en ytspänning vid 20 C på ungefär 72 mn/m, eller 0,0072 J/m 2. Figur 7 visar hur ytspänningen hos en ren vätska påverkas av olika föreningar. Det framgår av bilden att tillförseln av ytaktiva ämnen sänker ytspänningen kraftigt, vilket underlättar eller förorsakar bildningen av skumning med gasbubblor. Organiska ämnen ökar aktiviteten vid ytan, vilket också sänker utspänningen, men inte lika mycket. Det är inte känt vid vilka exakta koncentrationer ytspänningen sjunker, bara vilken effekten är (Ganidi, 2008, s. 16).

35 29 Figur 7. Inverkan av olika typer av föreningar på ytspänningen hos en ren vätska med ytspänning som funktion av föreningens koncentration (Ganidi, 2008, s. 15). En slutsats man kan dra här är att eftersom rötningen är en organisk process, kan inverkan av höga koncentrationer organiska ämnen på ytspänningen troligen försummas. Reaktionerna utgår endast från organiskt material, vilket medför att i det här sammanhanget kommer halten organiskt material inte att kunna påverkas. Större halter organiskt material påverkar dock mikroorganismernas aktivitet, som nämndes i avsnitt Därför antas endast ytaktiva ämnen spela en central roll för ytspänningen i det här sammanhanget. Ytspänningen påverkas av många andra faktorer, som i sin tur kan påverka skumningen, som temperatur, viskositet och alkalinitet. Det här gör det svårt att avgöra exakt vilken faktor som påverkar skumningen. Slammet vid rötning har en lägre ytspänning än rent vatten, vid mesofil rötning är den ca 70 mn/m och vid termofil 66 mn/m. Där har temperaturen alltså en tydlig inverkan på ytspänningen. Vilken skillnad en sådan förändring har är dock okänt (Ganidi, 2008, s. 16) Dränering En central term för bubblornas livslängd är foam drainage, alltså dränering eller avvattning av bubblorna. Det här sker på flera sätt, beroende på en mängd olika faktorer. Olika ekvationer och modeller har ställts fram för att beskriva hur vattnet rinner av en bubbla i skummet och därmed får den att kollapsa. Centralt för fenomenet är Plateaus lag, som beskriver vid vilken vinkel bubblor möts, vilket är 120 för tre bubblor och cos -1 (-1/3) 109 för fyra bubblor (Wolfram MathWorld, Plateau's Laws). Området där bubblorna möts kallas Plateaus gräns (på engelska Plateau border). Det är längs det området som vätskan kommer att rinna av bubblan, vilket gör det viktigt för modellerna som beskriver fenomenet (Koehler m.fl. 1998, s ). I figur 8 finns en verklig bild av ett nätverk av Plateaus gränser till vänster och till höger en schematisk bild.

36 30 Figur 8. Till vänster ett nätverk av Plateaus gränser uppgjort av aluminiumskum med öppna celler, till höger en schematisk bild av området där tre bubblor möts och avrinningen sker (Koehler m.fl. 1998, s. 2098). Vätskans hastighet vid avrinning i det här området påverkas enligt Koehler m.fl. (1998, s. 2099) av tre fysikaliska fenomen. De påverkar avrinningen genom gravitation och kapillärkraft då trycket är lägre i området än inne i bubblan enligt en konstant och viskositeten hos vätskan. Avrinningen påverkas ytterligare av vätning, som sker när torrare skum kommer i kontakt med en vätska. Vätskan sugs då upp av skummet och genom kapillärkraft kan sätta sig på skummets bubblor (Koehler m.fl. 1998, s. 2101). Enligt Koehler m.fl. (1998, s. 2105) stämmer deras, samt andras, framtagna lösningar och modeller för dynamiken bakom skumning överens med resultat från experiment och numeriska simuleringar. Någon information på att ekvationerna skulle ha tillämpats på skumning vid rötning har inte kunnat hittas. Modellerna borde dock kunna erbjuda information om sådan skumning också, speciellt livstiden för bubblorna. Bland annat hastigheten för avrinning kan räknas ut med olika ekvationer beroende på om avrinningen är fri eller påverkas av någon kraft. Eftersom ingen ny vätska tillförs i en rötreaktor, samt att förhållandena borde vara likadana överallt i reaktorn, kan man dra slutsatsen att man borde kunna ignorera vätning av skummet vid rötning. Det här borde göra beräkning av skummet enklare.

37 Elasticitet Det finns många egenskaper hos vätskan och fysikaliska fenomen som spelar in vid skumning. En sådan är elasticiteten hos bubblornas väggar, eller den s.k. filmen. Den är förmågan hos gasbubblornas väggar att motstå lokala uttunningar då den tunnas ut överlag. Med andra ord betyder en hög sådan elasticitet att bubblans väggar kan tunnas ut jämnt i takt med att bubblan växer, utan att den kollapsar på grund av att väggen blir för tunn på en skild plats. Det är också vätskans förmåga att motverka störningar som har orsakat lokala uttunningar, genom att den omgivande ytan sträcker ut sig över den uttunnade. Det här kallas Gibbs-Marongoni-effekten (Ganidi, 2008, s. 18). Om den här effekten är stark kommer skumningen att vara gynnad, vilket kan vara orsaken till skillnaden mellan instabilt och metastabilt skum (Ganidi, 2008, s. 19). Elasticiteten hos bubblorna kan ses som dess förmåga att återhämta sig från störningar. Redan små förändringar i koncentrationer av ytaktiva ämnen kan ha inverkan på bubblors hållfasthet i allmänhet (Wang & Yoon, 2006, s ). Inverkan av Gibbs-Marangonieffekten samt filmens tjocklek har inte undersökts för rötning, eftersom den stora mängden olika föreningar och reaktioner gör det svårt att skapa trovärdiga modeller (Ganidi, 2008, s. 19). För andra vätskor har det dock undersökts och visats att bubblornas livstid påverkas av elasticiteten hos väggarna och kraftförändringar på grund av ytaktiva ämnen (Wang & Yoon, 2006, s. 111). 5.3 Orsaker Det finns många teorier om orsakerna till skumning, men de är bristfälligt undersökta och ofta specifika för en skild plats eller anläggning. Teorierna är inte tillräckligt underbyggda med praktiska experiment (Ganidi, 2008, abstrakt). En del av källorna säger dessutom emot varandra (Van Niekerk m.fl. 1987, s. 249). Enligt Moeller m.fl. (2012, s. 110) kan man få reda på orsaken endast genom långvarig observation av biogasreaktorer Mikroorganismer Flera typer av mikroorganismer misstänks orsaka skumning, främst två olika arter av filamentbakterier, eller bara filament. Termen trådbakterier används också. Det rör sig om arterna Gordonia (Actinomycetes) och Microthrix parvicella. Se följande sida för en förstorad figur 9 på Microthrix och figur 10 för Gordonia (Actinomycetes). Båda har studerats i vattenreningssammanhang, där de har visats orsaka skumning. Som tidigare

38 32 nämnts så finns det liknande drag mellan aktivslamrening och rötning. Därför har man undersökt om de här båda arterna också orsakar skumning vid rötning, vilket de tycks göra. Det är dock oklart om arterna är själva orsaken till skumning vid rötning, eller om de endast är närvarande och någon annan art, eller helt annat fenomen, orsakar skumningen. Filament överlag kan däremot ses som en högst antaglig orsak till skumning (Ganidi, 2008, s. 176). Det verkar inte heller vara klart om de båda arterna endast orsakar skum, eller om de också har en stabiliserande verkan. Förutom dessa två arter har det visats att höga halter av mykobakterier orsakar skumning vid vattenrening med aktivslam-metoden, som i sin tur kommer att orsaka skumning om slammet senare rötas (Frigon m.fl. 2006, s. 991). Som tidigare nämnts är det vanligt att slammet som inte återcirkuleras efter vattenreningen stabiliseras med hjälp av rötning och biogas utvinns. Nocardia är en annan grupp av filamentbakterier som misstänks orsaka skumning, men den trivs bättre i varmare klimat och hittas främst i USA och Australien. Den växer dessutom bara till sig i aerob miljö i vattenreningen, vilket denitrifikationssteget hindrar (Hultman & Levlin, 2003, s. 5). Figur 9. Förstorad bild av filamenbakerien av arten Microthrix parvicella, som misstänks orsaka skumning (Microthrix parvicella på zerberus-online).

39 33 Figur 10. Fläckningsprov med Actinomycetes från aktivt slam (Ganidi, 2008, s. 34). Båda tidigare nämnda arter av filament är aeroba, men verkar kunna överleva i de anaeroba förhållandena i rötkammare. De kan flockas, men också vara lösta i vätska. Båda arterna har hydrofobiska egenskaper, vilket får dem att söka sig till ytan eller till bubblor som bildas. Det här en central egenskap för deras förmåga att orsaka skumning, eftersom de tillsammans med ytaktiva ämnen sänker ytspänningen (se avsnitt 5.2.1) och därmed ökar potentialen för skumning (Ganidi, 2008, s. 3). Enligt Ganidi (2008, s. 33) visade Hernandez och Jenkins 1994 att Gordonia överlevde mesofil rötning i laboratorieskala, samt dessutom att skum bildades vid koncentrationer på 0,05 0,1 gram Gordonia per gram TS i rötkammaren. Koncentrationen liknade läget vid skummande, fullstora anläggningar. Gordonia överlevde mesofil rötning med 37 % minskning av filament efter 14 dagars rötning. Ganidi rapporterar också att Microthrix enligt Mamais m.fl. (1998) skulle klara av syrefria miljöer. Ganidi skriver också (2008, s. 34) att filamentbakterier kan växa i mesofila temperaturområdet utan större problem. En hypotes man kan ställa är att de här arterna av skadliga filamentbakterier skulle klara termofil rötning sämre, eftersom det temperaturområdet är längre från deras optimala. De termofila bakterierna som finns vid rötning skulle alltså gynnas av sin optimala temperatur, medan de bakterier som orsakar skumning skulle ha sämre förutsättningar. Marneri, Antoniou och Mamais (2009, s. A-864) undersökte vilken inverkan temperaturen har och jämförde påverkan på Microthrix parvicella vid mesofil och termofil rötning under olika uppehållstider i rötkammare. Man undersökte också två olika s.k. dual-system, ett med mesofil rötning i två steg och ett med först termofil och sedan mesofil rötning. Resultatet från försöken kan ses i tabell 4, där det framgår att termofil och tvåstegs termooch mesofil rötning lyckades bryta ner en större andel av bakterierna än den mesofila och

40 34 nedbrytningsgraden var proportionell mot uppehållstiden. Intressant är dock att fast man lyckades bryta ned en större andel, så förbättrades inte skumningsegenskaperna nämnvärt. Skumningspotentialen och stabiliteten verkar alltså vara en kombination av koncentrationen av bakterier och inverkan av olika skumstabiliserande ämnen i slammet. Tabell 4. Resultat från jämförelse mellan mesofil, termofil och två s.k. dual-system rötning för minskning av filament under olika uppehållstider i reaktorn. Källa: Marneri, 2009, s. A-868. Det som framgår av Marneri m.fl. (2009, s. A-869) är dels temperaturens inverkan, men också att tvåstegsrötning med termofil och sedan mesofil temperatur är det överlag effektivaste, med produktion inräknat. Det här gäller i alla fall i det här fallet då man använde sig av sådant substrat som innehöll mycket filament. För att en anläggning ska drabbas av skumning som orsakats av bakterierna, måste bakterierna finnas i substratet. Filament är vanligast i slam från vattenreningsanläggningar, vilket är ett vanligt substrat. Dock rapporterar Ganidi (2008, s. 179) om vissa tillfällen vid brittiska anläggningar då bakterier inte funnits i inkommande slam, men hittats sedan i prov från rötreaktorn. Det kan tyda på att bakterierna har överlevt relativt länge i reaktorn och inte kommit ut med rötat material. Även om det verkar som att de tidigare nämnda arterna och andra filament är en trolig orsak till skumning, kommer bl.a. Ganidi (2008, s , s. 194) inte fram till att bakterierna skulle vara orsaken till skumning vid de undersökta anläggningarna. Någon stor skillnad fanns inte i bakteriekulturerna mellan de skummande och icke-skummande anläggningarna som undersöktes, bortsett från enstaka fall. Vid Käppalaförbundet i Sverige hade man tidigare problem med skumning, som orsakades av en kombination av hög gasproduktion och filament (Intervju med Andreas Thunberg ). Man blandade då primärslam med överskottsslam, vilket kan leda till en kraftig tillväxt av filamentbakterier. Det inträffar eftersom primärslammet är mycket näringsrikt för filamentbakterierna i överskottsslammet, vilket betyder att det är bäst att röta de båda slammen skilt, vilket man

41 35 införde vid Käppala (Starberg m.fl. 2005, s. 18). Vid Syvab, Himmerfjärdsverket i Grödinge, Sverige, som renar vatten från sydvästra Stockholmsregionen och framställer biogas, hade man tidvis höga halter filament, men upplevde ändå ingen märkbar skumning (Intervju med Elin Åfeldt ). Vid en undersökning om skumning vid vattenrening med aktivslammetoden kom Hug fram till att Microthrix Parvicella och Nocardioform Actinomycetes inte spelade en viktig roll för stabil skumningen (2006, s. 67), tvärtemot vad som tros. Stabil skumning misstänks ju sprida sig till den efterföljande rötningen. Sambandet mellan bakterier och skumning är alltså inte helt klart Ytaktiva ämnen Till ytaktiva ämnen hör en mängd olika typer av föreningar, som ofta kan vara närvarande vid rötning. Till dem hör bl.a. oljor, flyktiga fettsyror (s.k. VFA), proteiner, tvättmedel och en del fast, oorganiskt material. Termen biosurfaktant används för ytaktiva ämnen som kommer från metabolismen hos mikroorganismer, t.ex. lipoproteiner. Ytaktiva ämnen sänker ytspänningen (se avsnitt 5.2.1). Det som karaktäriserar ytaktiva ämnen är att de har en hydrofob och en hydrofil ände, vilket får dem att söka sig mot ytan med den hydrofoba änden. En viktig term i sammanhanget är kritisk micellkoncentration, eller cmc, som är koncentrationen av ytaktiva ämnen då de börjar bilda miceller i lösningen. Micellerna bildas genom att molekylernas hydrofoba svansar riktas mot varandra i mitten av en ring och de hydrofoba utåt. Vid koncentrationer lägre än cmc är molekylerna monomerer, men när cmc överskrids ökar ytaktiviteten och skum bildas om gas införs i lösningen. Som exempel är cmc i rent vatten för proteinet Bovine serum albinum (BSA) 0,03 mg/l (Ganidi m.fl. 2009, s. 8 9). Risken för skumning ökar när man matar in animaliskt protein och främst fiskrester har identifierats som problematiskt. När man har matat in slaktrester i en rötkammare som tidigare fungerat med andra substrat, har man observerat en efterföljande skumning, ibland väldigt kraftig. Skumning har gått över när processen har stabiliserat sig efter inmatningen av det nya substratet (Moeller m.fl. 2012, s ). Ganidi m.fl. (2009, s. 10) poängterar att alla de ovannämnda ytaktiva ämnena finns närvarande vid rötning, men att de bryts ner till mindre molekyler under processen. Det skulle därför vara viktigt att känna till nedbrytningsstegen och produkterna för att kunna avgöra effekten av dem, speciellt stora molekyler som proteiner. Proteiner har identifierats enligt dem som möjliga skumbildare och cmc för olika proteiner finns tillgängligt. Dock är det inte känt vid vilka koncentrationer och av exakt vilka proteiner som skumbildning startar (Ganidi m.fl. 2009, s. 11). Proteiner kan höja skumningspotentialen på flera sätt,

42 36 inte bara genom att sänka ytspänningen. Det kan ske bland annat genom att olika proteiner samverkar elektrostatiskt eller att de samverkar med vissa typer av fetter. Båda fenomenen minskar dräneringen av bubblorna (se avsnitt ) och därmed ökar stabiliteten på skummet (Ganidi m.fl. 2009, s. 13). Flyktiga fettsyror (volatile fatty acids, VFA) är en grupp ytaktiva ämnen som är vanliga att undersöka för att få en bild av hur rötningen framskrider. Speciellt kortkedjiga fettsyror följs upp. Om koncentrationen av VFA höjs är det ett tidigt tecken på att rötningsprocessen är ur balans och justerande åtgärder kan behöva vidtas. Den exakta följden av en hög koncentration VFA är inte klart fastställd, men eftersom bakterierna i slutskedet av metanbildningen använder VFA tyder det på en nedsatt aktivitet hos dem. Höga koncentrationer av VFA och en påföljande sänkning av ph gör miljön toxisk för de metanbildande bakterierna (McCarty & McKinney, 1961, s. 223). Enligt processingenjör Elin Åfeldt vid Syvab är en höjning av koncentrationen av VFA det enda tecknet på skumning de upplever vid reningsverkets biogasanläggning, men eftersom Syvab inte specifikt undersökt skumning är det inte helt klart om det finns ett samband (Intervju med Elin Åfeldt ). Största delen av VFA i rötning är ättiksyra, som vanligtvis utgör 85 % av totala VFA. Närvaro av ättiksyra har misstänkts vara en orsak till skumning. Det är dock oklart vid vilka koncentrationer VFA och speciellt ättiksyra börjar inhibera rötningen och möjligtvis förorsaka skumning (Ganidi m.fl. 2009, s ). Ganidi kom i sina försök (2008, s. 171) fram till att ättiksyra inte förorsakar skumning och inte är ytaktivt vid de undersökta koncentrationerna (0,5, 1,5 och 5,0 g/l), vilket inte stämmer överens med annan litteratur. Ganidi undersökte 2008 (s. 125) hypotesen att anaerobisk nedbrytning förändrar koncentrationerna och påverkan av ytaktiva ämnen, samt att det finns kritiska koncentrationer av ytaktiva ämnen för att skumning ska inträffa. Han undersökte bland annat olika proteiners förmåga att bilda skum vid luftning. Av de undersökta bildade gelatin det enda helt stabila skummet och BSA (protein från nötkreatur) var det som orsakade mest ytaktivitet (Ganidi, 2008, s. 143). Man kom också fram till att slammet vid rötning har mindre skumningspotential vid tillsättning av ytaktiva ämnen än samma koncentration i vatten. T.ex. en koncentration på 0,1 g/l BSA i slam medför 56 gånger lägre benägenhet för skumning än samma koncentration i rent vatten vid luftning (Ganidi, 2008 s. 131). Vid undersökning av inverkan av tre olika koncentrationer av BSA på rötning visade det sig att skum som förstördes mekaniskt återbildades inom 24 timmar (Ganidi, 2008, s. 134). De undersökta koncentrationerna av BSA vid rötning, 0,1 g/l, 0,3

43 37 g/l och 1,0 g/l, orsakade alla skumning och hade en stabiliserande verkan på skummet. Den högsta koncentrationen orsakade mest producerat skum (Ganidi, 2008, s. 133). Enligt Ganidi (2008, s. 138) anses slammets rekommenderade VFA-halt efter rötning vara mg/l. Höga koncentrationer tyder på dålig nedbrytning med bl.a. potentiell skumning som följd. Det bör dock påpekas att skillnad förekommer i vilken typ av fettsyra det rör sig om, bl.a. eftersom långa proteinkedjor bryts ner i steg till kortare fettsyror. En måttlig ökning av VFA behöver nödvändigtvis inte betyda en negativ effekt på rötningen, eftersom fettsyrorna tas tillvara av de metanproducerade mikroorganismerna, som syntes bl.a. i försök gjorda av Ganidi (2008, s. 147) där metanhalten i biogasen ökade med ökad koncentration n-pentansyra (C 5 H 10 O 2 ) i slammet som rötades. Det är oklart om skumning orsakad av VFA är en följd av att substratet innehåller sådana ytaktiva ämnen som orsakar skumning eller om de bildas inne i rötkammaren utgående från andra föreningar. Det kan röra sig om en kombination av de båda. Ganidi (2008, s. 164) fann tecken på att benägenhet för skumning vid luftning av nedbrutet slam var oberoende av det inkommande slammets benägenhet att skumma, alltså bildades de ytaktiva ämnen som orsakade benägenheten inne i rötkammaren. Den tidigare nämnda pentansyran verkar orsaka skumning vid rötningsförsök, men även efter att all pentansyra brutits ner fortsatte metastabil skumning i 6 7 dygn (Ganidi, 2008, s. 169). Närvaron av den typen av VFA var alltså inte nödvändigt för fortsatt skumning, utan kan bero på en ostabil process till följd av variationer eller brist i drift och inmatning. Det är enligt Herbes m.fl. (2010, s. 205) också oklart om en hög halt VFA är en orsak till skumning i rötreaktorer, eller om det är ett tecken på att något annat som orsakar obalans i processen med skumning som följd Drift och inmatning Driften och den allmänna skötseln av biogasanläggningen kan ha en stor inverkan på skumningen. Enligt Bates m.fl. (2006, s. 22) är den vanligaste orsaken till skumning instabil drift. Dessutom påpekar de att det är viktigt att personalen är kunnig och kan tolka alla mätvärden och trender. Om en rötkammare börjar skumma är det skäl att se över driftsförhållanden och rutiner, speciellt om någon förändring gjorts. Det är t.ex. bra att undvika långa intervall mellan inmatning av nytt substrat, så att man undviker att mata in större mängder på en gång och därmed överbelasta bakteriekulturen. Med andra ord är det bättre att mata in mindre mängder oftare, som blir mer lättnedbrytbart för mikroorganismerna. Dessutom verkar skumningsproblem vara vanligare under uppstart av

44 38 nya rötningsprocesser, men varför är inte känt. Enligt Moeller, Görsch, Müller och Zehnsdorf (2012, s. 110) skummar det främst i sådana anläggningar där man matar in olika sorters substrat i varierande mängder. De anser att främsta orsaken till skumning är användandet av för mycket opassande eller lättnedbrytbart substrat. Lithén, anläggningschef vid Stormossens biogasanläggning, anser (Intervju ) att man behöver följa med substratet och tillståndet inne i rötkamrarna för att undvika skumning. Stormossen rötar bl.a. avfall från hushåll och vid stora variationer eller förekomsten av något främmande i inmatningen kan skumning inträffa. Då kan man behöva anpassa driften för att undvika skumningsproblem. Hur mycket organiskt material som lastas in och i vilken takt misstänks vara en av de främsta orsakerna till skumning. Enligt Herbes m.fl. (2010, s ) orsakar en inmatning på 4 kg torrt organiskt material/m 3 kraftig överbelastning för mikroorganismerna, vilket leder till störningar som skumning. Då överbelastar man eller ger systemet en s.k. chock. Enligt Ganidis försök i laboratorium (2008, s ) ger en inmatning på 2,5 kg VS/m 3 d upphov till ostabilt skum, medan 5 kg VS/m 3 d ger upphov till metastabilt skum. Vid försöken förstördes skummet mekaniskt dagligen, men återbildades inom ett dygn. Man hittade vissa samband till skumning vid fullskaliga anläggningar, eftersom de två som matade in 3,5 kg VS/m 3 d respektive 5,2 kg VS/m 3 d upplevde skumningsproblem. På grund av att många faktorer spelar in är det dock omöjligt att dra ytterligare säkra slutsatser från undersökningarna av de fullskaliga anläggningarna. I laboratorieskala gav en belastning på 1,25 kg VS/m 3 d inte upphov till något skum alls (Ganidi, 2008, s ). Ganidi anser att man kan få en fullskalig rötkammare att skumma endast genom att överskrida en belastning på 2,5 kg VS/m 3 d (2008, s. 117). Det här antagandet får inte stöd av simuleringar gjorda av Dalmau, Comas, Rodriguez-Roda, Pagilla och Steyer (2010, s. 4 5). De utgår också från att en belastning på 2,5 kg VS/m 3 d kommer att medföra risk för skumning. I riskmodellen och jämförelse med verkliga försök kommer de fram till att även om risken ökar, är det först vid ännu högre belastningar som risken för skumning kommer att bli stor. De undersökte dock samtidigt sambandet med skumning vid vattenrening med aktivslammetoden samt variation i inmatningen, vilket betyder att resultaten inte är direkt jämförbara. Rötningsprocessen ska helst styras så att den hålls på en balanserad och jämn nivå och biogasproduktionen inte skjuter i höjden på grund av inmatning av en viss typ av substrat. Vid Käppalaförbundets biogasanläggning för rötning av slam från aktivslamprocessen

45 39 orsakades skumning av att näringsrikt primärslam blandades med överskottsslam som höjde biogasproduktionen. Vid anläggningen rötades endast eget slam, som till största delen var överskottsslam. Bubblorna i skummet förstärktes sedan av Microthrix Parvicella, som dessutom gynnades av hur de olika slamtyperna blandades (se avsnitt 5.3.1). En hög biogasproduktion, som i vissa avseenden är gynnsamt, gav alltså upphov till en sådan kraftig skumning att rötkamrarna svämmade över (Intervju med Andreas Thunberg ). Van Niekerk m.fl. (1987, s. 251) utförde experiment som visade att benägenheten för att skumma ökade avsevärt då blandat primär- och överskottsslam rötades i laboratorium, till skillnad från då primärslammet rötades skilt. Det gällde dock för slam från en anläggning i Kalifornien, USA. Vid en biogasanläggning i Louisville, Kentucky, uppstod skumning då inmatningen av organiskt material blev ojämn eller för hög, vilket inträffade då man blandade in externt material i det egna slammet. Skumning inträffade då förändringen i inmatningen av fast organiskt material var över 20 % från det normala. Förändringen inträffade då mängden organiskt material ökade märkbart genom att man pumpade in stora volymer substrat eller halten fast material i inmatningen översteg 5 %. Då inmatningen återgick till det normala stabiliserades halten av flyktiga syror och skumningen upphörde (Bates m.fl. 2006, s. 6 7). Enligt Bates m.fl. (2006, s. 54) finns det några koncentrationer och rutiner som gäller drift och inmatning som man behöver följa för att undvika skumning, i alla fall vid biogasanläggningar vid vattenreningsverk. De är: kontrollera totala TS- och VS-halten samt flödet av primärslam och förtjockat aktivt slam åtminstone dagligen håll TS-halten vid 4,5 5,0 % genom att anpassa koncentrationen av förtjockat aktivt slam håll VS-halten i rötkammaren vid kg per 28 m³ ( lb per 1000 ft³) se till att dagliga variationen i VS-halten hålls vid 5 10 % genom att blanda olika slam i en lämplig omblandningstank jämför minskningen i VS-halten med produktionen av biogas för att se om inmatningen är lämplig. Det produceras ungefär 0,87 1,00 m³ biogas per kilogram nedbruten VS

46 40 gör upp grafer för högsta och lägsta värden för alla parametrar i rötningen gör upp kalkylblad med medelvärden från olika tidsperioder med viktiga parametrar för processen, som man går igenom på vecko- och månadsvisa möten ta prov och gör analyser på processen i ett laboratorium som finns vid anläggningen och se till att resultaten är klara inom åtta timmar. Råden är antagligen nyttiga att bekanta sig med, men exakta värden och vad som passar beror alltid på själva anläggningen. Att följa de här kan inte garantera att skumning inte uppstår. Det är hursomhelst viktigt att det finns rutiner för uppföljning av något slag, så att kontroller görs tillräckligt ofta. Det har antagits att skumning är kopplat till dåligt underhåll av anläggningar. Beroende på substratets karaktär kommer avlagringar att bildas i någon mån med tiden, vilket leder till en minskning av den effektiva volymen. Avlagringar eller söndrig utrustning leder också bl.a. till sämre omblandning och uppvärmning, vilket i sin tur kan leda till skumning. Det är dock svårt att bevisa och få fram någon tydlig gräns för när avlagringar för en viss typ av reaktor och substrat kommer att leda till problem, eftersom det är många faktorer som spelar in. Ganidi (2008, s ) kunde inte visa något samband mellan underhåll och skumning vid 15 undersökta biogasanläggningar, av vilka 9 skummade och 6 inte, eftersom andra faktorer som dålig uppvärmning, olika egenskaper hos substrat och föregående processer spelade in. Om inte skydd mot kondensering finns i gasuppsamlingsrören, finns det risk för skumning vid underhåll av dem. När kondensat samlas i rören kan det blockera gasflödet med följd att trycket stiger i reaktorn. När blockeringen tas bort kommer trycket plötsligt att sjunka, vilket kan orsaka skumning. Därför behöver utrustning finnas som hindrar att t.ex. kondensat samlas i rören (Bates m.fl. 2006, s. 4). Enligt Massart m.fl. (2006, s. 51) borde personal vid biogasanläggningar acceptera att det kommer att skumma i viss mån i rötkammaren, i stället för att försöka få bort fenomenet helt. De borde sträva till att få bort faktorer som förvärrar den, i deras åsikt, naturliga skumningen, så att den inte blir kraftig och stiger upp i gasrören. För att åstadkomma det behöver driftspersonalen ha tid och resurser för att övervaka och sköta anläggningen. De anser att själva skumningen inte är problemet, utan de ostabila förhållandena som orsakar själva skumningen.

47 Temperatur Temperaturen inverkar på flera sätt på risken för skumning. Temperaturfluktuationer i rötkammaren borde inte förekomma, eftersom en stabil temperatur är en förutsättning för en välfungerande rötningsprocess (se avsnitt ). Det innebär att rötkammaren inte bara behöver ha ett välfungerande uppvärmningssystem, utan också att den är ordentligt isolerad. Förutom att en bra isolering möjliggör en jämn temperatur, så blir värmeförlusterna mindre och därmed minskar energikostnaderna (Starberg m.fl. 2005, s. 24). Temperaturfluktuationer verkar inte enligt viss litteratur ha en direkt inverkan på skumningen (Ganidi m.fl. 2009, s. 23) utan bara på biogasproduktionen. Dock rapporterar Moeller m.fl. (2012, s. 111) om ett fall där en plötslig temperaturhöjning från 35 C till 38 C orsakade skumning. Andra faktorer, som inmatning, hade länge varit oförändrade utan tidigare skumning. Som nämndes i avsnitt orsakar bakterier skumning vid vattenrening samt efterföljande skumning vid rötning av slammet från reningsprocessen. Det som orsakar en förhöjd halt av mykobakterier i aktivslammet tros bl.a. vara en höjning av temperaturen, eftersom skumning är vid vissa anläggningar vanligare under den varmare delen av året. Det här tros bero på att under sommarmånaderna kommer temperaturen, främst i utomhusbassänger, närmare optimumtemperaturen för sådana bakterier som orsakar skumning vid vattenrening. Skumningsfenomenet kan alltså vara säsongsbetonat vid biologisk vattenrening och sedan få konsekvenser för efterföljande rötning (Frigon m.fl. 2006, s. 991, s. 1006). Enligt Ganidi m.fl. (2009, s. 24) har termofil rötning mindre benägenhet för att skumma än mesofil rötning, eftersom en högre temperatur medför en lägre ytspänning och viskositet, som kan betyda en ökad dränering av bubblorna i skummet. Därför anser de att termofil rötning skulle kunna lämpa sig bättre under sådana omständigheter då skum alltid är närvarande. Filament, som verkar orsaka skumning, överlever dessutom åtminstone mesofila, anaeroba förhållanden(ganidi, 2008, s. 176). Om filament som Microthrix Parvicella skulle reagera negativt på en högre rötningstemperatur skriver Ganidi inte om (se avsnitt ). Men enligt Herbes m.fl. (2010, s. 205) har experiment visat att mera filament förstörs under termofil rötning, vilket betyder att termofil rötning har en mindre benägenhet att skumma. Däremot argumenterar Van Niekerk m.fl. (1987, s. 249) att mesofil temperatur skulle vara mindre benägen att skumma, tvärtemot vad Ganidi m.fl. anser. De hänvisar till studier från ett vattenreningsverk i Denver, USA, som visat att faktorer som ammoniakhalt, alkalinitet och VFA är avsevärt högre vid termofil rötning och skulle därmed betyda en större risk för skumning.

48 Omblandning Omblandningen kan inverka på skumningen både negativt och positivt. Om omblandningen inte är tillräcklig, kommer skiktning att uppstå i rötkammaren och bl.a. ett skummande lager högst upp. Det uppstår då gasbubblor fastnar i det översta lagret, som kunnat bildas då bl.a. hydrofoba molekyler samlas vid ytan då omblandningen inte varit tillräcklig. Gasbubblorna kan också fästa sig på fast material lägre ner i rötkammaren och lyfta upp det till skumlagret, vilket bidrar till skumningen. En för kraftig omblandning kan ha skadlig inverkan bl.a. genom att öka mängden gasbubblor som hålls inne i vätskan, som därmed bidrar till skumning (Bates, Corning, Massart, & Neun, 2006, s. 16). I kombination med otillräcklig uppvärmning kan en olämplig omblandning leda till skumning. Det kan inträffa t.ex. om uppvärmningsutrustningen är underdimensionerad och temperaturen varierar inne i rötkammaren. Skumning kan då inträffa bl.a. genom att processen störs, men också att skiktning uppstår (Herbes, Moeller, Müller, & Zehnsdorf, 2010, s. 206). Flera källor anger gasomblandning som en orsak till skumning och rekommenderar i stället att använda mekanisk omblandning (Ganidi, 2008, s. 115, Van Niekerk m.fl. 1987, s. 249). Gasomblandning orsakar en större mängd stigande gasbubblor i rötkammaren, vilket underlättar skumning om risk för skumbildning redan finns, genom att erbjuda mera bubblor för ytaktiva ämnen och filament att fästa sig på. Ganidi kunde inte bevisa det här (2008, s. 115), men i laboratorieförsök visade Van Niekerk m.fl. (1987, s. 253) att gasomblandning med små bubblor orsakar mer skumning än omblandning med större bubblor och mekanisk omblandning, se figur 11. Samma författare (1987, s. 250) rapporterar om fullskaliga anläggningar där driftspersonal rekommenderar att sluta med gasomblandning som åtgärd mot skumning, men nämner också att gasomblandning installerats i en anläggning för att åtgärda skumningsproblem. I en rapport av Starberg m.fl. (2005, s ) skriver man att erfarenheterna av gasomblandning är generellt goda och att det är rundpumpning utan strålmunstycken som kan orsaka skumning. Man tillägger dock att om man har mycket filamentbakterier i slammet kan gasomblandning orsaka skumning och då är mekanisk omrörning bättre.

49 43 Figur 11. Volym på skumbildning som funktion av tid för mekanisk omrörning och gasomblandning med små och större bubblor (Van Niekerk m.fl. 1987, s. 252). Bates m.fl. (2006, s ) skriver att gasomblandning lämpar sig endast för sådana rötningar där det fasta materialet utgör mindre än 5 % av innehållet. Om andelen är högre minskar effektiviteten. Dessutom är det viktigt att minimera tiden som gasomblandningen är avstängd för underhåll. Om tiden utan omrörning överstiger åtta timmar kan rötningsprocessen störas och inmatningen av organiskt material bör pausas. Alla kanoner för omblandning bör helst producera en bubbla var 5 10 sek. Figur 12 visar en bild av en kompressor för gasomblandning. Figur 12. Biogaskompressor för omblandning (Bates m.fl. 2006, s. 21).

50 Alkalinitet Alkalinitet är ett mått på en vätskas förmåga att motstå tillskott av vätejoner vid tillsättning av syra. Det betyder att ph i systemet inte sänks, utan det finns en buffertförmåga mot försurande ämnen. Alkalinitet ges vanligen i mmol vätekarbonatjoner per liter (millimol HCO 3 /l) eller milliekvivalenter per liter (mekv/l). Om alkaliniteten förbrukas eller när den är 0 kommer ph värdet att sjunka i takt med tillsättning av försurande ämnen. En ökning av vätekarbonat-, karbonat- och hydroxidjoner höjer alkaliniteten (Alkalinitet, Nationalencyklopedin på Internet). Eftersom väte förbrukas under metanbildningen kommer alkaliniteten att öka (se avsnitt 4.1). Alkaliniteten kan motverka sänkning av ph på grund av försurande ämnen i rötkammaren (se avsnitt ), men i litteraturen misstänks höjning av alkalinitet vara en orsak till skumning (Van Niekerk m.fl. 1987, s. 249, s. 253, Isik, 2006, s. 11). Några bevis på eller orsaker till varför alkalinitet är kopplat till skumning har inte kunnat hittas i litteraturen. Däremot skriver Starberg m.fl. (2005, s. 17) att en överbelastad (se avsnitt 5.3.3) och störd process, som kan ge upphov till skumning, kommer att leda till en ökad syrabildning som sänker ph och alkaliniteten. Med andra ord skulle skumning, enligt de här källorna, kunna uppstå både då alkaliniteten ökar och minskar. Vid en undersökning av 15 brittiska biogasanläggningar, varav 9 upplevde skumning, följdes alkalinitet upp. Vissa överskred den rekommenderade alkaliniteten för rötreaktorer på 2000 till 3000 mg/l (antagligen avses mg CaCo 3 /l). Statistiska analyser av resultaten från mätning av alkaliniteten visade att det inte fanns något samband mellan alkaliniteten och skumning hos de undersökta anläggningarna (Ganidi, 2008, s. 109). Enligt Latvala, (2009, s. 36) är dock den rekommenderade alkaliniteten vid rötning mg CaCo 3 /l. Endast en av de anläggningar som Ganidi undersökte överskred 5000 mg/l, vilket skulle kunna förklara varför inget samband hittades mellan skumning och alkalinitet hos just de undersökta anläggningarna Polymerer Polymerer används vid vattenrening till att förtjocka slammet och därmed underlätta efterföljande behandling. De här polymererna har misstänkts förvärra skumningseffekten genom att stabilisera bubblorna i slammet när det senare rötas, men enligt Van Niekerk m.fl. (1987, s. 249) har inga bevis hittats för det här. Polymerer förekommer sparsamt i litteraturen kring ämnet. Det kan bero på att feldosering av polymerer vid vattenreningen

51 45 leder till problem redan före rötningen. För lite polymerer orsakar bl.a. att vätskan inte förtjockas tillräckligt och att fast material spolas bort med rejektvatten. För mycket polymerer orsakar skumning, vilket kan dels förorsaka skada på utrustning och översvämning, men också att automatiserade delar av processen inte fungerar ordentligt, som t.ex. centrifugering (Filippenkov, 2010, s. 20) Kväve Enligt Herbes m.fl. (2010, s. 205) är kväve en orsak till skumning. Halten av kväve kan komma att stiga i reaktorn vid rötning av plantbaserade substrat då en del av det färdigrötade slammet cirkuleras och blandas med färskt substrat. Det innebär att olika kväveföreningar kommer att öka i rötkammaren med påföljande skumning. Enligt delvis samma författare, Moeller m.fl. (2012, s. 111), är hönsgödsel ett av de vanligaste substraten som orsakar skumning. Det beror på att kvävehalten i hönsgödsel är väldigt hög. Kväve verkar inhiberande på mikroorganismerna i rötningsprocessen, så att skumning uppstår. De nämner dock att det finns anläggningar där mikroorganismerna verkar ha anpassat sig till hög ammoniumhalt. Starberg m.fl. (2005, s. 18) skriver att vattenreningsverk med biologisk kvävereduktion har mer problem med skumning vid rötning av slammet, som då skulle ha en högre kvävehalt. Anledningen till skumning vid kvävereduktion beror dock inte på själva kvävet, utan på att halten av filamentbakterier (se avsnitt 5.3.1) ökar till följd av en längre uppehållstid (Starberg m.fl. 2005, s. 45). Man har i EU genom direktivet 91/271/EEG och dess ändring 98/15/EG fastslagit att utsläppen av kväve ska minska i hela regionen och speciellt vid känsliga områden genom en förbättrad rening av avloppsvatten. Man kan då anta att skumning kommer att bli vanligare i framtiden, som en följd av ökad kvävereduktion. Finland har fastslagit att införa långtgående rening i hela landet, bl.a. för att Östersjön är ett känsligt område. Finland har i alla fall tidigare inte ansetts uppfylla EU:s krav på främst reningen av kväve (Rapport om genomförande av rådets direktiv 91/271/EEG). Vid en undersökning av 20 svenska reningsverk, varav 13 hade kvävereduktion, upplevde 11 av dem slamsvällning och 8 hade någon gång haft problem med skumbildning i det biologiska steget (Hultman & Levlin, 2003, s. 6). Eftersom skumning i vattenreningen ofta betyder skumning i efterföljande rötning av slammet är det skäl att beakta risken för skumning där kvävereduktion används, speciellt om belastningen och flödet är lågt.

52 Viskositetshöjande ämnen Viskositeten på vätskan i rötkammaren inverkar på risken för skumning på flera sätt (se avsnitt och 5.2.2). Vissa substrat och ämnen som bildas inne i rötkammaren inverkar på viskositeten genom att höja den och göra slammet mer trögflytande. Om viskositeten höjs kommer gasbubblor att ha svårare att lämna blandningen och skumningen börjar när mer och mer bubblor fastnar i slammet. Sockerbetor har dels en hög andel lättnedbrytbart material i form av socker (sackaros), som kan leda till en överproduktion (se avsnitt 5.3.3) av mikroorganismer och därmed skumning. Dessutom innehåller sockerbetors cellväggar höga halter av ämnet pektin, som höjer viskositeten på substratet. Moeller m.fl. (2012, s. 111) rapporterar om ett fall där ett tekniskt fel i doseringsutrustningen ledde till att för mycket sockerbetor matades in. Överdoseringen ledde till en kraftig skumning som förstörde utrustning i processen. Stärkelse i substratet misstänks ha liknande inverkan som pektin i sockerbetor, eftersom det höjer viskositeten. Majs innehåller mycket stärkelse och rapporteras ha orsakat skumning vid en anläggning i Sachsen-Anhalt i Tyskland. En annan anläggning som använde sig av majs och flytande gödsel drabbades av skumning och var tvungen att tillsätta flera liter skumdämpare i dygnet. I det fallet kom man fram till att det var tillsättningen av rågkorn som orsakade skumningen. Som med sockerbetor bryts en del av rågen snabbt ner och orsakar en överproduktion, som sedan orsakar skumning tillsammans med den förhöjda viskositeten som stärkelsen bidragit till. Andra sädesslag som hirs och korn har liknande effekter. Om kornen är finmalda har de en mer skummande verkan än om de är större, då de erbjuder en större yta och bryts ner snabbare. Dessutom bidrar stärkelse och proteiner från nedbrytningen av råg till stabiliteten på skummet, något som är känt också från andra sammanhang, som livsmedelsbranschen (Moeller m.fl. 2012, s. 112). 5.4 Följder Följderna av skumning beror främst på hur allvarlig och ihållande skumningsincidenten är, vilket Moeller m.fl. (2012, s. 112) konstaterar. Det kan röra sig om små följder eller mycket allvarliga problem för anläggningen. Problemen som orsakas av skumning är många och inverkar på många aspekter hos en biogasanläggning, t.ex. får skumningen i förlängningen en inverkan på miljöfrågor (se avsnitt ). I det här kapitlet ges flera motiveringar till varför det är skäl att utveckla metoder för att råda bot på skumningsproblemet och förstå det bättre.

53 Ekonomi Skumningen kan få ekonomiska följder av varierande storlek, men det är ont om konkreta siffror i litteraturen. Skumning kan, som vi ska se, innebära olika slags problem och kostnader. Anläggningar måste avgöra om problemen som skumningen orsakar överväger kostnaderna för både själva investeringen och underhåll samt drift av den. Många gånger lönar det sig att istället se över rutiner och driften (se avsnitt 5.3.3) av anläggningen, som kan vara tillräckligt för att få ner skumningen (Bates m.fl. 2006, s. 1). Herbes m.fl. (2010, s. 206) nämner också att förutom kostnaderna för extra arbetstimmar och problem med produktionen, innebär skumning att man behöver införskaffa dyr utrustning specifikt för att klara av skumningen. Utrustning som anläggningen kan behöva investera i är dels behandlade, som s.k. skumfällor eller -fångare och spridningssystem för kemikalier, men också övervakningssystem och sensorer för skumningen. Utrustning som används för att övervaka skumning är olika slags nivåmätare, som endera känner av förändringar i kapacitans eller konduktans eller anordningar med t.ex. skovlar eller flöten som stiger med skummet. Olika typer av fotosensorer kan också användas. Utrustningen kan då ge en signal till automatiserade åtgärder mot skumningen. Man måste dock ta i beaktande att underhåll krävs och att det kan stänka på sensorerna (Ghildyal m.fl. 1988, s ). I kapitel 6 tas åtgärder mot skumning upp och de flesta innebär en kostnad av något slag för biogasanläggningen. Vid Käppalaförbundets biogasanläggning i Sverige upplevde man tidigare stora problem med skumning, men lyckades utveckla effektiva lösningar på problemet. Man är ibland tvungen att tillsätta skumdämpare via en recirkulationspump i rötkammaren, vilket får skumningen att försvinna. Problemet är att skumdämparen är dyr och innebär en utgift för anläggningen, trots att den mängden som krävs är relativt liten. Ungefär 50 liter skumdämpare krävs för varje skumningsincident (Intervju med Andreas Thunberg ). Moeller m.fl. (2012, s. 112) rapporterar om skillnaden i ekonomiska förluster för fullskaliga anläggningar beroende på hur allvarlig skumningen är. Enligt personal vid en biogasanläggning i Bavaria, Tyskland, som drabbades av lätt skumning som gick att kontrollera, kostade det för varje skumningsincident. Kostnaden utgörs av kemikalier mot skumning och extra behov av personal. Om skumningen är allvarlig och inte går att kontrollera, som hos en biogasanläggning för avfall i Sachsen, Tyskland, kan hela innehållet i rötkammaren bli till skum. I det fallet skadades främst taket på rötkammaren och driftspersonal uppskattar kostnaderna för skumningen till

54 48 Kostnaderna för skumning kan snabbt bli höga om utrustning går sönder och behöver bytas. Herbes m.fl. rapporterar (2010, s. 206) att enligt Westlund m.fl. orsakade en skumningsincident som varade i 10 veckor 1996 vid ett reningsverk i Stockholm, Sverige, att produktionen av biogas sjönk med 40 %. Det här samt behovet av extra arbete och kemikalier innebar en kostnad för anläggningen på ungefär Underhåll Skumningen innebär ofta att något slags underhåll måste utföras. Det kan handla om avlagringar som måste tas bort, eftersom det hindrar flöde av slam eller gas då skummet täpper till rör. Det här betyder att extra arbete måste utföras, vilket betyder extra arbetstid eller behov av mer personal, men också att reaktorn måste stannas och tömmas. Det innebär ofta en säkerhetsrisk att utföra underhåll, men dessutom stannar produktionen och den måste senare köras igång på nytt. Starten är det mest kritiska skedet då bakteriekulturerna inte har hunnit stabilisera sig, vilket betyder att ytterligare problem kan uppstå då skumning är vanligast i början av rötningsprocessen. Risken för en ny skumningsincident växer alltså vid sådana avbrott (Herbes m.fl. 2010, s. 205, s. 206). Vid Henriksdals reningsverk har man sju rötkammare, man stänger ner och utför underhåll på ungefär en av dem per år. Det här avbrottet tar vanligtvis tio veckor, men då är det planerat (Hellstedt m.fl. 2010, s. 12). Ett avbrott till följd av underhåll på grund av plötslig skumning skulle förmodligen ta längre tid att utföra Kvalitet på biogas och rötrest Eftersom skumning har en negativ inverkan på rötningsprocessen överlag, kommer det att ses på kvaliteten på biogasen. Ett av de första tecknen på att störningar finns, är att halten metan i biogasen sjunker. Skumning påverkar det här på flera sätt. Det handlar främst om att skumningen leder till dålig omblandning av innehållet och skikt kommer att bildas (se avsnitt 5.4.7). Det här leder till att en del av bakterierna kommer att lida av näringsbrist, vilket betyder en sämre produktion av främst metan i biogasen, eftersom det är oftast de metanbildande bakterierna som reagerar först på störningar (Herbes m.fl.2010, s. 206). Det här gör att produktionen blir svårare att förutsäga, vilket leder till problem om man använder biogasen till en viktig funktion eller säljer den till en annan part. Eftersom kvaliteten på biogasen kan sjunka, betyder det också att rötresten kommer att vara av sämre kvalitet. Vid skumningsincidenter är det vanligt, om möjligheten finns, att

55 49 man leder en del av substratet förbi rötningen, bland annat eftersom det på grund av den minskade aktiva volymen inte finns rum för allt substrat (se avsnitt 5.4.6). En annan anledning är att om en skumningsincident inträffar, avbryter man ofta inmatningen av nytt substrat eftersom det kan förvärra situationen och man vill ge rötningen en chans att stabilisera sig (se avsnitt och 6.1.1) Processtyrning Följderna av skumning för biogasanläggningen kan vara många och problem som uppstår kan se väldigt olika ut. Anläggningen drabbas inte bara av en försämrad produktion och behov av extra arbetskraft, det kan bli svårt eller omöjligt att hålla igång en optimal drift av anläggningen. Det kan röra sig om att utrustning inte fungerar till följd av att skummet, när det avlagras och torkar, skapar en hård skorpa på utrustningen, som hindrar den från att fungera ordentligt. Det här skapar ytterligare problem för processen, vilket kan förvärra situationen. Utrustning som kan drabbas är ofta gasrör, omblandningsutrustning samt recirkulationspumpar, vilka alla är nödvändiga för processens funktion. I värre fall kan utrustning gå sönder, och i värsta fall kan anläggningen stanna helt (Herbes m.fl. 2010, s. 206). Processtyrningen försvåras ytterligare av att sensorer som sköter övervakningen av rötkammaren kan endera bli förstörda eller ge felaktiga värden till följd av skumningen. Beroende på typ av sensorer och deras placering kan påverkan av skumningen se olika ut, men eftersom skumningen kan leda till skiktbildning (se avsnitt 5.4.7) kommer konventionella sensorer inte att ge korrekt information (Herbes m.fl. 2010, s. 206). Sensorn kommer att registrera det tillstånd som finns i dess område, men till följd av skumningen kan läget variera kraftigt inne i rötkammaren. Sensorerna kan också täckas av en skorpa till följd av skumningen, liksom resten av utrustningen. Som nämndes i avsnitt finns skild utrustning för övervakning av skumning. Det här utgör en kostnad för anläggningen, men kan vara nödvändiga för att kunna styra processen och på så sätt undvika skumning.

56 Miljö Som nämndes i det här kapitlets inledning skulle en bra lösning på skumningsproblemet vara en del av hållbar utveckling och kunna öka andelen förnybara bränslen. Det har bl.a. i avsnitt och kommit fram att skumning leder till en försämrad produktion av biogas. Skumning leder alltså till mindre mängd biogas, som är förnyelsebar energi som kan användas som drivmedel till olika fordon, samt att producera elektricitet och värme. Att tillverka biogas av samhällets restprodukter, och sedan bränna den, ger inget nettobidrag till växthuseffekten till skillnad från fossila bränslen som bensin och diesel. En god miljöeffekt är alltså att det är en metod att minska och ta tillvara avfall. Genom att röta gödsel tar man dessutom tillvara metanen, som vid vanlig gödselhantering släpps ut till luften. Metan är en 21 gånger kraftigare växthusgas än koldioxid, vilket betyder att det är viktigt att den tas tillvara (Biogas av gödsel ger många miljöfördelar, Biogas Syd). Skumning orsakar bl.a. en försämrad kvalitet på biogasen (se avsnitt 5.4.3), vilket blir ett problem speciellt då man ska använda biogasen till fordonsgas, då kraven på renhet är höga. Det beror inte enbart på förbränningsteknik, utan också för att både biogas och naturgas används som fordonsgas. De båda metangaserna måste alltså gå att blanda i en bränsletank utan problem. Naturgas är dock ett fossilt bränsle och bidrar till växthuseffekten (Biogas, miljöfordon). Det är alltså bra om så stor del som möjligt av fordonsgasen utgörs av metan från biogas. Enligt Viholainens lärdomsprov för ingenjörsexamen (2010, s. 8) så har tillvaratagandet av biogas som fordonsbränsle mycket goda effekter på växthuseffekten. Om man beaktar utsläppen ur ett livscykelperspektiv, det vill säga bl.a. framställning och påverkan i fall biomassan inte används till bränsle, har ett fordon som drivs med biogas utsläpp på 12 g CO 2 /km medan ett fordon med fossilt bränsle har utsläpp på g CO 2 /km. Effekten av att använda biogas som bränsle kan i vissa fall t.o.m. påverka växthusgasutsläppen negativt, dvs. minska dem. Den här effekten uppnås eftersom man räknar att utsläppen är större om biomassan inte tas tillvara. Vid ofullständig förbränning bildas dock kolmonoxid (CO) och lätta organiska föreningar, så det är viktigt att förbränningen är optimal. I Syvab:s miljörapport från 2008 skriver man (s. 27) att man har haft skumning och bräddning som följd i en rötkammare, vilket har lett till höjda halter av fosfor (P) i utgående vatten. Fosfor är ett viktigt näringsämne, men tillsammans med kväve bidrar det till övergödningen. Speciellt Östersjön är utsatt av alltför höga utsläpp av kväve och fosfor, där en källa är bl.a. avloppsvatten. Den största källan är jordbruket. Övergödningen, eller

57 51 eutrofiering som det också kallas, får en mängd följder, där syrebrist och döda havsbottnar är de allvarligaste problemen (miljo.fi: Skärgårdshavet och eutrofieringen). Skumningen, som kan orsaka en sämre avloppsvattenhantering, kan alltså orsaka övergödning. Om biogasen produceras av gödsel leder det till ett bättre kväveutnyttjande och kväveförlusterna minskar (Biogas av gödsel ger många miljöfördelar, Biogas Syd). Rötrestens egenskaper tas upp i avsnitt 4.5. Man kan anta att skumningsproblem kan leda till en minskad biogasproduktion av gödsel, vilket skulle leda till ett sämre kväveutnyttjande. Skumning kan alltså orsaka övergödning via höjda utsläpp av både fosfor och kväve Minskad aktiv volym och översvämning Till följd av skiktbildning och att skummet växer när gas fastnar, kommer den aktiva volymen att minska. Det uppstår också döda zoner, där ingen mikrobiologisk nedbrytning sker. Den andel av volymen som är död kommer inte att bidra till nedbrytningen av organiskt material och produktionen av biogas. Den minskade aktiva volymen sänker alltså effektiviteten på anläggningen. Om inmatning och tömning då fortsätter som vanligt, kommer det att leda till att substratet inte bryts ner så mycket som planerat. Det har därmed en större volym och är dessutom inte lika stabiliserat som planerat (Ganidi, 2008, s. 6). Vid allvarliga fall av kraftig skumning kan den snabba tillväxten av skum och minskad aktiv volym leda till översvämning, där rötkammarens innehåll kommer ut över väggarna, som på figur 13. Problemet var återkommande och inträffade vid ett vattenreningsverk med biogasanläggning i South Carolina, USA. Dessutom uppstod andra problem, som t.ex. störningar i omrörnings- och gasuppsamlingsutrustning (Bates m.fl. 2006, s. 9).

58 52 Figur 13. Översvämning av rötkammare vid vattenreningsanläggning i South Carolina, USA, där slam rinner ut på marken. Kraftig skumning med bl.a. översvämning som följd inträffade flera gånger (Bates m.fl. 2006, s. 10) Skiktbildning Allvarlig skumning har en negativ effekt på omblandningen. I föregående avsnitt togs minskad volym upp som en av följderna av skumning, men det kan också ge upphov till en minskad volym genom skiktbildning som innebär samma sak som dålig omblandning (se avsnitt 5.3.5). Det sker genom att skumningen kan innebära en inverterad profil för fasta material, med mera fast material vid ytan i skummet. På grund av försämrad kontakt med substratet lider mikroorganismerna i skumfasen dessutom av brist på näringsämnen, vilket betyder en nedsatt produktion av biogas och en längre tid för nedbrytning (Herbes m.fl. 2010, s. 206) Arbets- och hälsorisker Skumning kan innebära väsentliga konsekvenser, och i värsta fall olycksrisker, för anläggningens personal och bosättning i närheten av den. I fall en allvarlig skumningsincident inträffar och någon åtgärd behöver vidtas, så kan den utgöra en risk för arbetare. Det gäller dels att utföra själva arbetet, vilket är en avvikelse från normal drift, men också användning av kemikalier som t.ex. natriumhydroxid och framställning av ozon (O 3 ) (Hultman & Levlin, 2003, s. 2). Skumningen kan orsaka översvämning, vilket får slam att läcka ut på gångar och bli en halkrisk för personalen, som antagligen rör sig där

59 53 mer än vanligt då underhåll måste utföras. Allvarlig skumning kan blockera gasrör, vilket kan orsaka risker i och med att trycket höjs inne i reaktorn och rör. Aerosoler kan sprida patogena bakterier, som misstänks ackumuleras i skummet. Hur långt de skulle spridas är inte känt. Dessutom kan skumningen med eventuell översvämning skapa luktproblem, då speciellt på sommaren (Hug, 2006, s. 4). Risken för personalen ökas ytterligare av att de måste vistas mer än normalt i närheten av rötkammaren. Eftersom man måste underhålla och eventuellt övervaka rötkammaren noggrannare, leder det till att mer personal spenderar mer tid i den eventuellt skadliga miljön. Dessutom borde skumningen vara ett undantagsläge, vilket antagligen ökar risken för olyckor till följd av att man inte följer rutiner. 6 Möjliga åtgärder Det finns många tänkbara åtgärder mot skumning. De flesta är dock osäkra och dåligt undersökta i full skala. Man är inte heller alltid säker på varför eller i vilka sammanhang en viss metod fungerar. I bästa fall går skumning över av sig själv, även om den är allvarlig. Så skedde 1974 vid Käppalaverket då rötkammaren skum steg upp i gasledningarna, men gick över efter någon månad (Johnsson, 2007, s. 37). Åtgärderna går att dela in i de som är förebyggande och de som behandlar problemet när det väl har uppstått. 6.1 Förebyggande åtgärder De förebyggande åtgärderna är i de flesta fall att föredra framför att försöka få bort skummet när det har uppstått, främst eftersom det är enklare. Dessutom såg vi i föregående kapitel att skum kan återbildas snabbt, även om det förstörs. Har anläggningen en gång börjat skumma, är det lättare att den fortsätter att skumma, fast åtgärder vidtas. Dessutom kan produktionen höjas eller förenklas med en förbehandling, vilket tas upp i avsnitten Både förändringar i själva skötseln och installation av förbehandlingsmetoder tas upp här. Eftersom förbehandlingsmetoderna oftast innebär stora kostnader, är det nödvändigt att skummande anläggningar först utvärderar om det är möjligt att motverka skumningen genom ändrad drift före man beslutar för att införa ytterligare steg till rötningsprocessen (Bates m.fl. 2006, s. 2).

60 Processplanering När en ny biogasanläggning byggs behöver processen planeras på ett sådant sätt att risk för skumning minimeras och ifall skumning inträffar så att man har möjlighet att ta till lämpliga åtgärder. Olika tekniska åtgärder vid konstruktionen kan vara tillräckligt för att inte skumning ska inträffa, vilket gäller främst själva designen på rötkammaren som tas upp i nästa stycke. Hela flödesschemat i anläggningen behöver beaktas, inte bara rötningen som ensamt steg (Herbes m.fl. 2010, s. 206). Det här kan t.ex. betyda att det finns lagringsutrymme före rötningen för slam som kommer från vattenrening, så att man kan mata in det i en jämn takt som anpassas efter rötningsprocessens behov. Vid Käppalaförbundet planerar man att göra en förundersökning om möjligheten att kunna avskilja flytslam vid aktivslamreningen, så att man på så vis inte får in sådant slam i rötreaktorn som man vet att orsakar skumning. Man skulle då inte behöva behandla symptomen på ett problem som man antagligen kunde bli av med (Intervju med Andreas Thunberg ). Också vid Henriksdals reningsverk orsakar filamentbakterier flytslam i luftnings- och eftersedimenteringssteget, vilket senare orsakar skumning vid rötningen (Intervju med Christer Laurell ). En processförändring skulle alltså vara motiverad. Hug kommer i sin doktorsavhandling (2006, s. 70) fram till att den mest effektiva metoden att kontrollera skumning vid vattenrening med aktivslam är att samla ihop och ta bort flytslammet vartefter det bildas. Processen ska vara utformad på ett sådant sätt att man har möjlighet till en försiktig start, eftersom det är det mest kritiska steget, speciellt då det kommer till skumning. Om skumning inträffar eller håller på att börja, ska personalen kunna avgöra vad problemet är och ha möjlighet att anpassa faktorer som inmatningen, utan att problem med driften av anläggningen uppstår (Herbes m.fl. 2010, s. 206). Till hjälp med det kan man använda sig av statistik och olika modeller, som tas upp i avsnitt Design på rötkammare Det är skäl att vid designen av en ny rötreaktor att beakta risken för skumning, speciellt om man ska blanda flera olika substrat eller använda substrat som man känner till att kan orsaka skumning. Det som gäller alla rötkammare är att utformningen ska garantera en så god rötningsprocess som möjligt genom en tillräcklig och jämn omblandning av inkommande substrat samt inne i rötkammaren, lämplig storlek på rötkammare, rätt flöde på inmatning samt tömning, välfungerande uppvärmning och utrustning som klarar bättre

61 55 av eventuell skumning, som sluttande gasuppsamlingsrör, som har slam- och skumfällor. Det är också bra att överväga utrustning för skumavskiljning och borttagning av avlagringar, kondensat och grus. Tömning ska helst ske genom bräddavlopp istället för att öppna en ventil. På så sätt hålls volymen hela tiden konstant och risken för skumning minskar (Bates m.fl. 2006, s. 3). Lithén påpekar (Intervju ) att bräddavlopp också är bättre om skumning väl inträffar, eftersom risken för att skummet ska tränga in i gasrören minskar då rötkammaren töms vart efter volymen ökar. Dock kommer substratet att inte vara färdigt rötat och behöver åtgärdas. Enligt Hug (2006, s.71, s. V) borde alla troligtvis lära sig att leva med och klara av skumning vid rötning, bl.a. för att skumning verkar förekomma mer vid sådan vattenrening där man tar bort näringsämnen (främst kväve, se avsnitt 5.3.8), vilket blir vanligare hela tiden till följd av högre krav på reningen. Därför borde fokus för utvecklingen ligga på att öka förmågan att klara av skumning vid olika reningsverk (med biogasanläggningar). Det kan göras genom t.ex. lättare åtkomst för rengörning, fritt flöde för översvämning mellan rötkammare, möjlighet att ta bort överskottsslam från ytan, extra utrymme i rötkammare och installerade vattenduschar och kemikaliedoserare. Även om det antagligen är motiverat att förbereda sig på skumning, speciellt om man kan misstänka att substratet kommer att orsaka skumning, kan man genom t.ex. förbehandlingar bli av med skumningsproblemet (se avsnitt ). Det borde med andra ord inte vara helt ofrånkomligt med skumning, vilket Hug anser här. Enligt Currie, (2004, s. 1) skulle en äggformad rötkammare ha en rad fördelar, bl.a. minskad risk för skumning. Han skriver dock inte på vilket sätt, förutom att formen är optimal för att ha kontroll över processen. Ganidi (2008, s. 39) skriver att en äggformad rötkammare har mindre utrymme ovanför slammet för gas att samlas, vilket minskar möjligheten för skumning. Dessutom skulle den minskade ytan på en äggformad rötkammare erbjuda mindre utrymme för skum att samlas på. Den bildade biogasen som stiger upp passerar också en mindre yta, vilket betyder att gasbubblorna orsakar större omrörning vid ytan. Det här kan vara orsaken till att man inte har märkbara problem med skumning vid SYVAB i Sverige, där de cylinderformade rötkamrarna är ganska höga men har liten yta (Besök vid SYVAB ). Enligt Ganidi verkar det som att äggformade rötkammare har mindre problem med omrörning och döda zoner, men cylinderformade reaktorer är vanligare på grund av kostnadsfaktorer. Det finns ingen klar information på att äggformade reaktorer skulle förhindra skumning. Dalmau, Comas, Rodriguez-Roda, Pagilla och Steyer skriver (2010, s. 2) att Metcalf och Eddy kom 2003 fram till att det inte

62 skulle finnas något samband mellan formen och skumning. Enligt dem förekommer skumning i båda typer av rötkammare Matematiska modeller Som vi såg i kapitel 5.3 beror skumningen på en mängd faktorer, som olika författare inte är överens om. Det gör skumningsincidenter svåra att förutsäga och att veta vad som är den exakta orsaken. Matematiska modeller och statistik kan underlätta både arbetet vid själva anläggningarna och forskning i vad som är orsaken till skumning. Enligt Dalmau, Comas, Rodriguez-Roda, Latrille och Steyer (2009, s. 322) är skumning ett av de svåraste problemen vid rötning. Eftersom man ännu inte förstår skumning helt är det inte heller med i standardmodeller för rötning, vilket gör det intressant att försöka utveckla en modell av något slag för fenomenet. Eftersom det råder osäkerhet och oenighet på området lämpar sig s.k. suddig eller oskarp logik (engelska fuzzy logic, logik där något kan vara delvis sant eller delvis falskt med värden mellan 0 och 1) baserad på kunskap från skumningsincidenter för att utveckla modeller. En utmaning är att välja relevanta variabler från mätdata, vilket i det här fallet gjordes med hjälp av s.k. hill climbing algoritmer och ANN-modeller i MATLAB. ANN, eller artificial neural network testar resultatet av de olika variablerna ett antal gånger och jämför deras fel (med fel avses Root Square Mean Error, som är ett mått på spridningen av avvikelserna) med tidigare referensfel och byter sedan ut en variabel och jämför med tidigare fel. Varje gång en relevant variabel tas bort ur beräkningarna kommer felets värde att öka. Den här iterativa processen fortsätter med en ny ANN, där de relevanta variablerna testas. Den fortsätter tills felet på den andra ANN är lägre än medeltalet för det första referensfelet (Dalmau m.fl. 2009, s ). Den här metodiken illustreras på figur 14.

63 57 Figur 14. Metodiken för att välja relevanta variabler för skumning med neural networks (Dalmau m.fl. 2009, s. 325). Som indata användes inflödeshastighet, ph på inflöde och inne i reaktorn, koncentrationen av flyktiga fettsyror, totalt organiskt kol och procent metan och koldioxid i gasfasen. Som utdata användes skumningsindex för testreaktorn i försöket, som de påpekar att inte stämmer helt överens med fullskaliga anläggningar. De variabler som var relevanta för skumningen var totalt organiskt kol i rötkammaren, andelen metan i gasfasen, inflödeshastighet och ph på inflöde (Dalmau m.fl. 2009, s. 326). Man hade dock inte filamentbakterier som en variabel, vilket många anser vara en orsak till skumning (se avsnitt 5.3.1). Man uppger inte heller vilka mängder och variationer som påverkade skumningen. Resultaten man fick stämde överens med resultaten från försöksreaktorn, med någon liten avvikelse. Man anser att modellen går att använda för att förutse skumning vid rötning, men mer validering behövs (Dalmau m.fl. 2009, s. 330). Det är alltså möjligt att skapa modeller som skulle förutsäga skumning. Delvis samma författare som till den tidigare nämnda modellen, Dalmau m.fl. har senare utvecklat en annan typ av modell för att förutsäga skumning utgående från olika slags data på organisk belastning, variation på organisk belastning och närvaron av filamentbakterier. Mätdata som används är online-mätningar, analysresultat samt observationer och erfarenheter av driftspersonal vid olika anläggningar (Dalmau m.fl. 2010, s. 1). Filamentbakterier beaktades inte i den föregående modellen. Tidigare togs det upp (se avsnitt 5.3.1) att bakterierna misstänks ha en stark koppling till skumning vid rötning. I det här fallet använder man sig av kunskapsbaserade system (Knowledge-based systems,

64 58 KSB). Det är ett verktyg som använder sig av kunskap baserad på heuristiska metoder och mänskliga erfarenheter för att ta reda på hur problem kan påverka ett system. Man kan koppla ihop numeriska modeller och kunskapsbaserade system för att beskriva invecklade fenomen, t.ex. driften av en biogasreaktor, som påverkas av en mängd olika faktorer. Det finns modeller som förutsäger rötprocessen med t.ex. förutspådda produktionstoppar och fel på instrument. På ett liknande vis som den föregående modellen förutsäger man risken för skumning med de olika orsakerna med hjälp av det tidigare nämnda suddig logik i MATLAB. Man delar in processen i olika steg där man bildar funktioner för samband, sätter gränser samt anpassar och tolkar modellen. Resultatet är en modell som förutsäger skumning utgående från mätdata (Dalmau m.fl. 2010, s. 4). Det visade sig bl.a. att risken för skumning vid rötning följer risken för skumning i aktivslamprocessen, som sker innan rötningen. Risken för skumning stiger också med ökad organisk belastning och variation i den, upp till vissa gränser (Dalmau m.fl. 2010, s. 6). Risken för skumning graderas från 0 1, där 0,8 är gränsen för allvarlig risk för skumning. Det påpekas dock dels att validering av modellen är problematisk, samt att den är ett komplement i övrig övervakningen. Modeller som den här kan ge en tidig varning att anläggningen är på väg att kunna börja skumma (Dalmau m.fl. 2010, s. 8). Hug rapporterar (2006, s. 50) om att han utvecklade en matematisk modell som förutspår tillväxt och överskott av Microthrix Parvicella (se avsnitt 5.3.1) vid vattenrening med aktivslamprocessen till följd av säsongsvariationer. Modellen är intressant eftersom förekomsten av den typen av filamentbakterie vid vattenrening ofta medför att den senare återfinns vid rötningen av slammet, där den då misstänks orsaka skumning. Modellen baserar sig på ett verktyg för simulering av vattenreningsprocessen, kallat ASM3. Anaeroba processer ingår inte i det. Tillväxten av filamentbakterien modellerades som heterotrof. Även om resultatet blev gott, bortsett från sommaren 2003, är modellen ännu inte tillgänglig för allmänt bruk för att förutsäga skumning. Den behöver testas ytterligare och används för att testa hypoteser och jämföra observationer med teori (Hug, 2006, s ). För att kunna följa med rötningsprocessen, skapa statistik och kunna förutsäga problem är det dels viktigt att rätt övervakningsutrustning finns, men också att kunnig personal tar tillräckligt med prov och gör analyser regelbundet. För det krävs det noggranna protokoll, som faktiskt följs, samt att kommunikationen fungerar på hela anläggningen (Bates m.fl. 2006, s. 3). Det har visat sig att noggrannare uppföljning och kontroll har varit en bidragande orsakad till att bli kvitt skumning vid flera tillfällen. Med hjälp av det har man

65 59 kunnat bygga upp modeller och statistik för att kunna förutsäga skumningsincidenter och samtidigt få jämnare belastning genom inmatningen (Bates m.fl. 2006, s. 6, s och s ) Mekanisk förbehandling Att förbehandla slammet före man rötar det kan vara ett effektivt sätt att bli av med skumningsproblem. I Syvab:s årsredovisning från 2008 rapporterar man att den förbehandling man har börjat med, förtjockning och ozonbehandling, har gett så gott resultat att man har kunnat börja röta primär- och bioslam (överskottsslam) tillsammans efter en paus på 15 år (s. 5). Att röta de här båda fraktionerna tillsammans anses vara en risk för skumning och var orsaken till skumning hos Käppalaverket tidigare (se avsnitt 5.3.3). Mekanisk behandling strävar till att söndra cellväggar och få materialet att bli löst i vätskan. Bakterier som misstänks orsaka problem som skumning, t.ex. av typen filament (se avsnitt 5.3.1), slås sönder av en effektiv mekanisk behandling. Därför kan skumningsproblem minska, samtidigt som gasproduktionen ökar. En metod för att förbehandla mekaniskt är att skära sönder slammet med roterande knivar, eller mala det i en slags kvarn, även kallad dispergeringsmaskin, vilken syns på figur 15. Fast avfall kommer in i mitten av kvarnen och pressas utåt mot malningsskivor och skärs sönder, vilket upprepas tills partikelstorleken är <1 mm. En annan mekanisk metod är en högtryckshomogenisator, där den sönderdelande effekten fungerar enligt kavitationsprincipen, som också används vid ultraljudsbehandling (se avsnitt 6.1.6). Utrustningen består av en pump som höjer trycket på vätskan till hundratals bar. Den passerar sedan en ventil där trycket sänks hastigt. Gasbubblor som bildats i slammet på grund av det höga trycket kommer att kollapsa kraftigt så att en slags kokningseffekt uppstår, där den höga temperaturen och starka krafterna kommer att slita sönder fast material i slammet (Hellstedt m.fl. 2010, s. 27).

66 60 Figur 15. Dispergeringsmaskin vid Jönköpings biogasanläggning. Till vänster hela utrustningen, till höger har malningsutrustningen öppnats så att mittengången med malningsskivor ut med väggarna syns (Hellstedt m.fl. 2010, s. 27). Det har inte bevisats att skumningsproblemet skulle minska med mekanisk behandling, men det är ett antagande. En rad fördelar finns dock, som snabbare nedbrytning och mindre uppvärmningskostnader. Gasproduktionen kan också förbättras i vissa fall. Högtryckshomogenisator ska i teorin vara den mest energieffektiva metoden, men i praktiken används den inte mycket. Käppalaverket har testat och undersökt metoden men haft problem med den. Det kan också vara skäl att inte förbehandla alla fraktioner, t.ex. kan man höja gasproduktionen från överskottsslam genom högtryckshomogenisering. Behandlingen är inte lika effektiv på primärslam, som obehandlat ger upphov till mer biogas än överskottsslam (Hellstedt m.fl. 2010, s ). Pumpning av slammet till förtjockaren utgör ofta det största problemet, speciellt om slammet har hög viskositet (Hellstedt m.fl. 2010, s. 34) Termisk förbehandling Den termiska behandlingen kan ses som en trovärdig åtgärd mot skumningsproblem, samtidigt som man kan förbättra gasproduktionen. Hug rapporterar (2006, s. 71) att enligt både Westlund m.fl. (1998) och Barjenbruch och Kopplow (2003) är termisk behandling den enda förbehandlingsmetod som framgångsrikt lyckats minska skumningspotentialen hos överskottsslam vid rötning. Enligt Hellstedt m.fl. (2010, s. 28) uppnås den positiva effekten på skumning eftersom hydrofoba ämnen bryts ner vid ca 70 C och protein samt andra organiska föreningar bryts ner till organiska syror vid temperaturer på C. Cellerna i slammet spricker av den höga temperaturen, vilket frigör mer organiskt material

67 61 för nedbrytning. Det här kan höja biogasproduktionen och underlättar avvattningen av rötresten. Dessutom uppnås en viss hygienisering, om tiden för processen är tillräckligt lång. Det finns i huvudsak två olika metoder för att förbehandla termiskt. Den ena är pastörisering, som sker vid temperaturer på upp till 100 C, och den andra är termisk hydrolys, med temperaturer på upp till 200 C. Pastöriseringen görs oftast på 70 C i 1 h för att döda sjukdomsalstrande mikroorganismer. Vid pastöriseringen som används vid rötning används tre stycken tankar, som på figur 16 från Uppsala biogasanläggning. Inkommande slam lagras i den första, hygieniseras i den mellersta och den tredje töms för rötning kontinuerligt. Pastöriseringen sker före rötningen eftersom det hygieniserade slammet är relativt tomt på mikroorganismer och kan bli en bra grogrund för nya skadliga mikroorganismer, eftersom konkurrensen från andra bakteriekulturer inte finns. Rötningen har då en stabiliserande verkan på slammet. Några säkra siffror på effekten på produktionen finns inte, men rapporter varierar mellan % ökning. (Hellstedt m.fl. 2010, s ). Dock är 70 C inte tillräckligt för att bryta ner bl.a. proteiner. Figur 16. Tre stycken tankar som används för pastörisering vid Uppsala biogasanläggning (Hellstedt m.fl. 2010, s. 29). Termisk hydrolys kan utföras på olika sätt. Syftet är att med tryck och temperatur åstadkomma en snabb hydrolys, istället för den tidskrävande biologiska hydrolysen. (Fraser, 2010, s. 12). Den vanligaste metoden är den s.k. CAMBI-metoden som sker både under hög temperatur, C, och högt tryck. Ett schema över processen finns på

68 62 nästa sida i figur 17. Processen tar ungefär 30 minuter och utförs i flera tankar, där trycket på ångan stiger gradvis. Sista steget är att pumpa slammet till en s.k. flash-tank, där trycket sjunker plötsligt. Ångan som släpps ut efter det sista och varmaste steget tas tillvara för att förvärma slam. Efter processen får slammet svalna, varefter det pumpas till rötning. Eftersom slammet redan har blivit hydrolyserat förkortas rötningstiden avsevärt, vilket höjer effektiviteten. Slammet blir också mer lätthanterligt och skumningsproblemen anses försvinna, som tidigare nämndes. Enligt broschyren för CAMBI-processen skulle slammet efter behandling vara sterilt och uppfylla EU-krav för steriliserat material i 1774/2002/EC, förordningen om hälsobestämmelser för animaliska biprodukter (s. 5). Dessutom skulle filamentbakterier förstöras och bufferkapaciteten ökas. Det verkar dock närmast otroligt med påståendet om att man vid en konventionell anläggning skulle kunna fördubbla inmatningen efter att ha installerat CAMBI-processen, eftersom man bl.a. kan höja andelen fast material (s. 8). Någon undersökning som visar det har inte kunnat hittas. Gasproduktionen vid en konventionell anläggning väntas öka med ca 30 % med termisk hydrolys, jämfört med utan förbehandling. Dock kräver den höga temperaturen vid termisk förbehandling skild utrustning, eftersom temperaturen på fjärrvärme är max 95 C. Dessutom kommer mera kväve att finnas i rejektvattnet, vilket troligen skulle kräva förbättrad kväverening. Det i sin tur kan medföra att man blir tvungen att tillsätta metanol som kolkälla för att inte få problem vid denitrifikationen (Hellstedt m.fl. 2010, s ). Den ökade halten av ammoniumkväve kommer troligen att utgöra ett hinder för biogasanläggningar att ta till sig metoden, eftersom reningen av kväve idag är ett problem för flera anläggningar, samt kan orsaka problem vid rötningen, se avsnitt och

69 63 Figur 17. Schema över CAMBI-processen, där organiskt material bryts ned innan rötningen för att bl.a. förbättra gasproduktionen och underlätta hanteringen (Broschyr för CAMBI-processen). Enligt Bochmann (2011, s. 9) kan temperaturerna bli så höga som 230 C vid termisk behandling. En sådan hög temperatur är dels energikrävande, men kan också vara svår att motivera, eftersom det enligt Hellstedt m.fl. är tillräckligt med lägre temperaturer för att bryta ned proteiner. Hydrofoba ämnen och speciellt filamentbakterier (se avsnitt 5.3.1) bryts ned vid ännu lägre temperaturer. Bochmann nämner (2011, s ) också att s.k. bakteriostatiska komponenter kan bildas, som hindrar tillväxten av bakterier utan att skada dem. Exakt vilka nämns inte. En annan nackdel med metoden är att den är energikrävande, uppvärmningen är redan en av de mest resurskrävande faktorerna vid rötning (se avsnitt 4.3.1). Det är dock möjligt att kombinera termisk förbehandling med andra typer av metoder för en möjligtvis effektivare process. Det rör sig bl.a. om ångexplosion, där explosionen och värmen bryter ner cellstruktur, samt extrudering, där kompressionsenergi omvandlas till värmeenergi. Det finns lite information om båda processerna, som båda är energikrävande. Termisk behandling skulle lämpa sig speciellt för proteinrika substrat, som slaktavfall (Bochmann, 2011, s. 10). Bland annat i avsnitt togs problemen med proteinrika substrat upp. Vid all rötning finns det ett behov av att hygienisera rötresten, som görs genom uppvärmning för att ta död på skadliga mikroorganismer. Det betyder att det finns ett behov av utrustning för uppvärmning, som eventuellt skulle gå att använda också för förbehandling. Det borde i alla fall vara möjligt att kombinera uppvärmningen av

Skumningsproblem vid rötning

Skumningsproblem vid rötning Skumningsproblem vid rötning En undersökning av orsaker, problem och åtgärder samt praktiska försök Andreas Willfors Innehållsförteckning 1 Inledning... 1 2 Mål och omfattning... 3 3 Metoder... 4 4 Rötningsprocessen...

Läs mer

RÖTNINGENS MIKROBIOLOGI NÄRINGSLÄRA BIOGASPROCESSEN PROCESSDRIFTPARAMETRAR PROCESSTÖRNING

RÖTNINGENS MIKROBIOLOGI NÄRINGSLÄRA BIOGASPROCESSEN PROCESSDRIFTPARAMETRAR PROCESSTÖRNING RÖTNINGENS MIKROBIOLOGI NÄRINGSLÄRA BIOGASPROCESSEN PROCESSDRIFTPARAMETRAR PROCESSTÖRNING RÖTNING En mikrobiell process Rätt mikrober Metanogena archeae G A S Rätt temperatur Mesofil 37 C Termofil 55 C

Läs mer

05/12/2014. Övervakning av processen. Hur vet vi att vi har en optimal process eller risk för problem? Hämning av biogasprocessen

05/12/2014. Övervakning av processen. Hur vet vi att vi har en optimal process eller risk för problem? Hämning av biogasprocessen Specifik metanproduktion L/kg VS // Hur vet vi att vi har en optimal process eller risk för problem? Övervakning av processen Flödesschemat för bildning av biogas. Hydrolys. Fermentation (alkoholer, fettsyror,

Läs mer

2014-01-23. Driftoptimering hur säkerställer vi att vi gör rätt? Upplägg. Förutsättningar för en bra gasproduktion. Vem är jag och vad sker på SLU?

2014-01-23. Driftoptimering hur säkerställer vi att vi gör rätt? Upplägg. Förutsättningar för en bra gasproduktion. Vem är jag och vad sker på SLU? -- Upplägg Driftoptimering hur säkerställer vi att vi gör rätt? Anna Schnürer Inst. för Mikrobiologi, SLU, Uppsala Kort presentation av mig och biogasverksamhet på SLU Förutsättningarna för gasproduktion

Läs mer

Var produceras biogas?

Var produceras biogas? Var produceras biogas? Vegetation När vegetation bryts ner i naturen Boskap gödsel på lantbruk Avloppsrening slammet påett reningsverk behandlas ofta i rötkammare. Deponier av organiskt material Behandling

Läs mer

Biogasanläggning Energibesparing med avloppsvatten. 2008-09-05 Peter Larsson ver 2

Biogasanläggning Energibesparing med avloppsvatten. 2008-09-05 Peter Larsson ver 2 Biogasanläggning Energibesparing med avloppsvatten 2008-09-05 Peter Larsson ver 2 Biogasanläggning Förutsättningar Processprincip Processparametrar Driftprincip och anläggningsutförande Biogas Anläggningskostnad

Läs mer

Substratkunskap. Upplägg. Energinnehåll i olika substrat och gasutbyten. Olika substratkomponenter och deras egenheter

Substratkunskap. Upplägg. Energinnehåll i olika substrat och gasutbyten. Olika substratkomponenter och deras egenheter Substratkunskap Anna Schnürer Inst. för Mikrobiologi, SLU, Uppsala Upplägg Energinnehåll i olika substrat och gasutbyten Metanpotential vad visar den? Olika substratkomponenter och deras egenheter C/N

Läs mer

Biogas och biogödsel - något för och från den lilla skalan?

Biogas och biogödsel - något för och från den lilla skalan? Biogas och biogödsel - något för och från den lilla skalan? Illustration: Anders Suneson anders@tecknadebilder.se Peder Jonsson, tekn. dr. Disposition Intro och brasklappar Kunskaper från många områden

Läs mer

Strategier för att effektivisera rötning av substrat med högt innehåll av lignocellulosa och kväve

Strategier för att effektivisera rötning av substrat med högt innehåll av lignocellulosa och kväve Strategier för att effektivisera rötning av substrat med högt innehåll av lignocellulosa och kväve Uppnådda resultat Bakgrund Biogasanläggningar vill optimera driften på anläggningen genom att öka inblandning

Läs mer

Biogas. en del av framtidens energilösning. Anna Säfvestad Albinsson Projektledare Biogas Norr, BioFuel Region

Biogas. en del av framtidens energilösning. Anna Säfvestad Albinsson Projektledare Biogas Norr, BioFuel Region Biogas en del av framtidens energilösning Anna Säfvestad Albinsson Projektledare Biogas Norr, BioFuel Region Minimiljöskolan Länk till Skellefteå kommuns minimiljöskola www.skelleftea.se/minimiljoskola

Läs mer

Rötning Viktiga parametrar

Rötning Viktiga parametrar Rötkammaren kan den optimeras? Bilder lånade från Lars-Erik Olsson AnoxKaldnes Rötning Viktiga parametrar Uppehållstid Organisk belastning ph Metanhalt Avfallsmix Temperatur Flyktiga syror Omrörning Processlösning

Läs mer

RÅGASPRODUKTION: ENERGIGASPRODUKTION FRÅN BIOMASSA OLIKA METODER FÖR RÖTNING GRUNDLÄGGANDE PROCESSBEGREPP BIOGASANLÄGGNINGENS DELAR EGENSKAPER HOS

RÅGASPRODUKTION: ENERGIGASPRODUKTION FRÅN BIOMASSA OLIKA METODER FÖR RÖTNING GRUNDLÄGGANDE PROCESSBEGREPP BIOGASANLÄGGNINGENS DELAR EGENSKAPER HOS RÅGASPRODUKTION: ENERGIGASPRODUKTION FRÅN BIOMASSA OLIKA METODER FÖR RÖTNING GRUNDLÄGGANDE PROCESSBEGREPP BIOGASANLÄGGNINGENS DELAR EGENSKAPER HOS OLIKA SUBSTRAT Principen för biogasanläggningar Energiutvinning:

Läs mer

BMP-test 2014-03-25. Samrötning av pressaft med flytgödsel. AMPTS-försök nr 2. Sammanfattning

BMP-test 2014-03-25. Samrötning av pressaft med flytgödsel. AMPTS-försök nr 2. Sammanfattning 1 BMP-test 2014-03-25 Samrötning av pressaft med flytgödsel AMPTS-försök nr 2 Tomas Östberg Ida Sjölund Sammanfattning Ensilage med hög fukthalt kan i ensilagesilos ge upphov till att relativt stora volymer

Läs mer

Samrötning. Rötning av avloppsslam med olika externa material

Samrötning. Rötning av avloppsslam med olika externa material Samrötning Rötning av avloppsslam med olika externa material 2011-11-06 1 www.syvab.se Nytt substrat Karakterisering Processkontroll och optimering Efterkontroll 2011-11-06 2 www.syvab.se Hämmande substanser

Läs mer

FAKTABLAD. Så här producerar vi mat för att samtidigt hålla jorden, vattnet och luften frisk!

FAKTABLAD. Så här producerar vi mat för att samtidigt hålla jorden, vattnet och luften frisk! FAKTABLAD Så här producerar vi mat för att samtidigt hålla jorden, vattnet och luften frisk! Så här producerar vi mat för att samtidigt hålla jorden, vattnet och luften frisk! sida 2 Så här producerar

Läs mer

Biogas. Förnybar biogas. ett klimatsmart alternativ

Biogas. Förnybar biogas. ett klimatsmart alternativ Biogas Förnybar biogas ett klimatsmart alternativ Biogas Koldioxidneutral och lokalt producerad Utsläppen av koldioxid måste begränsas. För många är det här den viktigaste frågan just nu för att stoppa

Läs mer

Vatten och avlopp i Uppsala. Av: Adrian, Johan och Lukas

Vatten och avlopp i Uppsala. Av: Adrian, Johan och Lukas Vatten och avlopp i Uppsala Av: Adrian, Johan och Lukas Hela världens kretslopp Alla jordens hav, sjöar eller vattendrag är ett slags vatten förråd som förvarar vattnet om det inte är i någon annan form.

Läs mer

... till tillämpning

... till tillämpning Rötning av avfall från jordbruk och samhälle Värmeforskdagen 27 januari 2011 Mats Edström JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik Från forskning...... till tillämpning 1 Biogasforskning vid JTI -

Läs mer

NP-balans Växtbehovsanpassade gödselmedel från biogasanläggningar

NP-balans Växtbehovsanpassade gödselmedel från biogasanläggningar Kontaktinformation: Nina Åkerback: nina.akerback@novia.fi Cecilia Palmborg: cecilia.palmborg@slu.se NP-balans Växtbehovsanpassade gödselmedel från biogasanläggningar Nyhetsbrev september 2018 NP-BALANS

Läs mer

En uppgraderingsanläggning för småskaliga biogasanläggningar

En uppgraderingsanläggning för småskaliga biogasanläggningar En uppgraderingsanläggning för småskaliga biogasanläggningar Vad är Biosling? Biogas bildas vid syrefri nedbrytning av organiskt material och framställs bland annat i rötanläggningar. Biogasen består av

Läs mer

Biogas och miljön fokus på transporter

Biogas och miljön fokus på transporter och miljön fokus på transporter Maria Berglund Regionförbundet Örebro län, Energikontoret ÖNET Tel: +46 19 602 63 29 E-post: Maria.Berglund@regionorebro.se Variationsrikedom Varierande substrat Avfall,

Läs mer

ETE310 Miljö och Fysik - Seminarium 5

ETE310 Miljö och Fysik - Seminarium 5 ETE310 Miljö och Fysik - Seminarium 5 Biogas Framställs genom rötning slam från reningsverk avfall från livsmedelsindustri sorterat hushållsavfall Metangas producerad genom bakteriell nedbrytning av organiskt

Läs mer

En uppgraderingsanläggning för småskaliga biogasanläggningar

En uppgraderingsanläggning för småskaliga biogasanläggningar En uppgraderingsanläggning för småskaliga biogasanläggningar Vad är Biosling? Biogas bildas vid syrefri nedbrytning av organiskt material och framställs bland annat i rötanläggningar. Biogasen består av

Läs mer

Att starta upp en biogasanläggning efter ett driftstopp några praktiska tips!

Att starta upp en biogasanläggning efter ett driftstopp några praktiska tips! Att starta upp en biogasanläggning efter ett driftstopp några praktiska tips! Inledning I projektet Biogas 2020 aktiviteten Process och Teknikstöd, har en grupp rådgivare arbetat med tekniska och processmässiga

Läs mer

Gårdsbaserad biogasproduktion

Gårdsbaserad biogasproduktion juni 2008 Gårdsbaserad biogasproduktion Den stora råvarupotentialen för en ökad biogasproduktion finns i lantbruket. Det är dels restprodukter som gödsel och skörderester, men den största potentialen kommer

Läs mer

Rapport Metanpotential

Rapport Metanpotential Rapport Metanpotential Biogassubstrat från N-Research My Carlsson AnoxKaldnes AB Tel +46 46 18 21 50 Fax +46 46 13 32 01 Klosterängsvägen 11A SE-226 47 Lund, Sweden www.anoxkaldnes.com sweden@anoxkaldnes.com

Läs mer

Hur reningsverket fungerar

Hur reningsverket fungerar Kommunalt avlopp Det vatten du använder hemma, exempelvis när du duschar eller spolar på toaletten, släpps ut i ett gemensamt avloppssystem där det sen leds vidare till reningsverket. Hit leds även processvatten

Läs mer

Informationsmöte på Margretelunds reningsverk. Mikael Algvere AOVA chef

Informationsmöte på Margretelunds reningsverk. Mikael Algvere AOVA chef Informationsmöte på Margretelunds reningsverk. 20140910 Mikael Algvere AOVA chef Vad är ett reningsverk? Reningsverk är en biokemisk processindustri, som renar vårt spillvatten från biologiskt material,

Läs mer

Resursutvinning. Vi tar vara på resurserna i avloppsvattnet

Resursutvinning. Vi tar vara på resurserna i avloppsvattnet Resursutvinning Vi tar vara på resurserna i avloppsvattnet Resursutvinning Varje år renar vi på Käppalaförbundet ungefär 50 miljoner kubikmeter avloppsvatten i Käppalaverket. Det renade vattnet släpper

Läs mer

Rötning med inledande termofilt hydrolyssteg för hygienisering och utökad metanutvinning på avloppsreningsverk

Rötning med inledande termofilt hydrolyssteg för hygienisering och utökad metanutvinning på avloppsreningsverk Rötning med inledande termofilt hydrolyssteg för hygienisering och utökad metanutvinning på avloppsreningsverk Kompletterande modelleringsdata Februari 2012 Emelie Persson och Elin Ossiansson, BioMil AB

Läs mer

Samrötningspotential för bioslam från massa- och pappersbruk

Samrötningspotential för bioslam från massa- och pappersbruk Samrötningspotential för bioslam från massa- och pappersbruk Andreas Berg Scandinavian Biogas Fuels 1 Samrötningspotential för bioslam från massa- och pappersbruk projekt S09-204 Projektteam Andreas Berg

Läs mer

JTI är en del av SP-koncernen

JTI är en del av SP-koncernen Rötning och förbränning som behandlingsalternativ - Tekniska möjligheter och utmaningar Arlanda, 6 Oktober 2011 JTI är en del av SP-koncernen Ingår i SP-koncernen tillsammans med sex systerbolag: SP, SIK,

Läs mer

RÖTNINGSPRODUKTER GAS RÅGASENS INNEHÅLL VÄRME OCH KRAFT FORDONSGAS RÖTREST BIOGÖDSEL BIOGÖDSELNS INNEHÅLL LAGSTIFTNING OCH CERTIFIERING

RÖTNINGSPRODUKTER GAS RÅGASENS INNEHÅLL VÄRME OCH KRAFT FORDONSGAS RÖTREST BIOGÖDSEL BIOGÖDSELNS INNEHÅLL LAGSTIFTNING OCH CERTIFIERING RÖTNINGSPRODUKTER GAS RÅGASENS INNEHÅLL VÄRME OCH KRAFT FORDONSGAS RÖTREST BIOGÖDSEL BIOGÖDSELNS INNEHÅLL LAGSTIFTNING OCH CERTIFIERING RÅGASENS INNEHÅLL Metan Vatten Svavelväte (Ammoniak) Partiklar Siloxaner

Läs mer

Miljöpåverkan från avloppsrening

Miljöpåverkan från avloppsrening Miljöpåverkan från avloppsrening Erik Levlin Kgl. Tekniska Högskolan, Inst. Mark och Vattenteknik, Stockholm, Sverige Miljöpåverkan från avloppsrening Övergödning från utsläpp av näringsämnena Kväve och

Läs mer

Utredning: Blåmusslor som biogassubstrat

Utredning: Blåmusslor som biogassubstrat Utredning:Blåmusslorsombiogassubstrat Enhet Datum Projekt Tekniska Verken i Linköping AB (TVAB) 2010 02 22 Musslorsombiogassubstrat Avd.SvenskBiogasFoU Utfärdare Delges/Beställare ErikNordell,TVAB KerstinKonitzer,EnergikontoretÖstraGötaland

Läs mer

SYVAB. Energiprojektet Ökad biogasproduktion på SYVAB. Sara Stridh 2013-01-17 2013-01-17

SYVAB. Energiprojektet Ökad biogasproduktion på SYVAB. Sara Stridh 2013-01-17 2013-01-17 20 Energiprojektet Ökad biogasproduktion på SYVAB Sara Stridh 20 09-05-29 SYVAB SYVAB äger och driver Himmerfjärdsverket Ligger 40 km sydväst om Stockholm Ägs av kommunerna Botkyrka, Salem, Ekerö, Nykvarn

Läs mer

FÖRBEHANDLING EN MÖJLIGHET TILL ÖKAD BIOGASPRODUKTION. Ilona Sárvári Horváth Högskolan i Borås

FÖRBEHANDLING EN MÖJLIGHET TILL ÖKAD BIOGASPRODUKTION. Ilona Sárvári Horváth Högskolan i Borås FÖRBEHANDLING EN MÖJLIGHET TILL ÖKAD BIOGASPRODUKTION Ilona Sárvári Horváth Högskolan i Borås Vad är syftet med en biogasprocess? Stabilisera och reducera massan av organiska restprodukter Och omvandla

Läs mer

Gasum AB Lidköping. Nuvarande anläggning: Gjuterigatan 1b, S Linköping, Sweden phone:

Gasum AB Lidköping. Nuvarande anläggning: Gjuterigatan 1b, S Linköping, Sweden phone: Gasum AB Lidköping Nuvarande anläggning: Råvaran för biogastillverkningen Bild på substrat: Ensilage Avrens Sekunda spannmål Idag används grönmassa (t.ex. ensilage), spannmål och industriella biprodukter

Läs mer

Optimering och effektivisering av biogasprocessen vid biogasanläggningen Kungsängens gård

Optimering och effektivisering av biogasprocessen vid biogasanläggningen Kungsängens gård W12017 Examensarbete 30 hp Juni 2012 Optimering och effektivisering av biogasprocessen vid biogasanläggningen Kungsängens gård Optimization and potentiation of the biogasprocess at the biogas plant Kungsängens

Läs mer

Pilotförsök för ökad biogasproduktion. hygienisering av slam vid Sundets reningsverk i Växjö

Pilotförsök för ökad biogasproduktion. hygienisering av slam vid Sundets reningsverk i Växjö Pilotförsök för ökad biogasproduktion och hygienisering av slam vid Sundets reningsverk i Växjö Bakgrund Växjö behöver mer fordonsgas för sina stadsbussar Beslut att starta insamling av matavfall och samrötning

Läs mer

Biogas till Dalarna. Torsten Gustafsson Spikgårdarnas Lantbruk

Biogas till Dalarna. Torsten Gustafsson Spikgårdarnas Lantbruk Biogas till Dalarna Torsten Gustafsson Spikgårdarnas Lantbruk Kort historia om Dala BioGas LRF tittar på förutsättningarna att göra en biogasanläggning i södra Dalarna. En förundersökning utförs av SBI

Läs mer

Simulering av biogasprocesser

Simulering av biogasprocesser Simulering av biogasprocesser Elin Ossiansson Björn Goffeng Upplägg Vad är en modell? Modellering av uppgradering Hur kan modeller användas? Hur kan rötning modelleras? Vilka modeller finns? Hur bra fungerar

Läs mer

Kartläggning av organiska restprodukter i Österbotten och Västerbotten

Kartläggning av organiska restprodukter i Österbotten och Västerbotten Kartläggning av organiska restprodukter i Österbotten och Västerbotten Potential som substrat för en biogasprocess Michael Söderlund Rapport inom projektet Från bioavfall till bionäring hållbara kretslopp

Läs mer

SÄTTERSVIKENS AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun

SÄTTERSVIKENS AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun Hammarö kommun Processbeskrivning Sättersvikens ARV 2006-10-15 I SÄTTERSVIKENS AVLOPPSRENINGSVERK Hammarö kommun Process Beskrivning Life projektet LOCAL RECYCLING Hammarö kommun Processbeskrivning Sättersvikens

Läs mer

Biogas från tång och gräsklipp

Biogas från tång och gräsklipp Miljöberedningen, Ystad kommun Biogas från tång och gräsklipp Inledande biogasförsök Malmö 2008-03-10 Detox AB Upprättad av: Granskad av: Åsa Davidsson Eva Ulfsdotter Turesson 1420 Detox AB Arlövsvägen

Läs mer

Biogas och bioetanol ger. Ulrika Welander Avd. för f r bioenergi Växjö Universitet

Biogas och bioetanol ger. Ulrika Welander Avd. för f r bioenergi Växjö Universitet och bioetanol ger många möjligheterm Ulrika Welander Avd. för f r bioenergi Växjö Universitet och bioetanol Grunderna för f r processerna Potential Sammanfattning Vad är r biogas? Metan (55-75%), koldioxid,

Läs mer

Biogaspotential hos rejektfraktionen från biogasanläggningen Kungsängens gård

Biogaspotential hos rejektfraktionen från biogasanläggningen Kungsängens gård UPTEC W11019 Examensarbete 30 hp Augusti 2011 Biogaspotential hos rejektfraktionen från biogasanläggningen Kungsängens gård Biogas potential of the reject fraction from the biogas plant Kungsängens gård

Läs mer

Hållbarhetskriterier för biogas

Hållbarhetskriterier för biogas Hållbarhetskriterier för biogas En översyn av data och metoder MIKAEL LANTZ, ENERGI- OCH MILJÖSYSTEMANALYS VID LTH Hållbarhetskriterier för biodrivmedel För att anses vara hållbara måste biodrivmedel från

Läs mer

PRESENTATION FÖR BIOGAS NORR

PRESENTATION FÖR BIOGAS NORR PRESENTATION FÖR BIOGAS NORR BIOGAS MELLANNORRLAND ETT SAMARBETSPROJEKT I MELLANNORRLAND MELLAN SUNDSVALLS OCH ÖSTERSUNDS KOMMUNER Sveriges Miljömål MATAVFALLET MINSKAR TILL 2015 MED MINST 20 PROCENT JÄMFÖRT

Läs mer

Vad är ett bioraffinaderi och varför är de så bra för framtiden och miljön?

Vad är ett bioraffinaderi och varför är de så bra för framtiden och miljön? Vad är ett bioraffinaderi och varför är de så bra för framtiden och miljön? Vad är ett bioraffinaderi? Ett bioraffinaderi är som alla andra fabriker, ett ställe där man tar in råvaror som i fabriken omvandlas

Läs mer

KILENE AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun

KILENE AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun Hammarö kommun Processbeskrivning KILENE AVLOPPSRENINGSVERK Hammarö kommun Process Beskrivning Life projektet LOCAL RECYCLING Hammarö kommun Processbeskrivning Sättersvikens ARV 2007-01-15 I Innehållsförteckning

Läs mer

Så hanterar Stockholm Vatten och Avfall avloppsslam

Så hanterar Stockholm Vatten och Avfall avloppsslam Så hanterar Stockholm Vatten och Avfall avloppsslam Tillsammans för världens mest hållbara stad Avloppsslam en viktig resurs som innehåller många växtnäringsämnen När man renar avloppsvatten från samhället

Läs mer

Växjö väljer termisk hydrolys varför och hur?

Växjö väljer termisk hydrolys varför och hur? Växjö väljer termisk hydrolys varför och hur? Anneli Andersson Chan, Sundets processingenjör avlopp och biogas VA-avdelningen, Tekniska förvaltningen avloppsreningsverk 5 år prövotid Sundets avloppsreningsverk

Läs mer

Och vad händer sedan?

Och vad händer sedan? Och vad händer sedan? I STORT SETT ALLA MÄNNISKOR I SVERIGE SOM BOR i en tätort är anslutna till ett vatten- och avloppsledningsnät. Men så har det inte alltid varit. Visserligen fanns vattenledningar

Läs mer

Klimatpåverkan av rötning av gödsel

Klimatpåverkan av rötning av gödsel Klimatpåverkan av rötning av gödsel Maria Berglund HS Halland maria.berglund@hushallningssallskapet.se tel. 035-465 22 Röta stallgödsel hur påverkar det växthusgasutsläppen? ± Utsläpp från lager? - Utsläpp

Läs mer

UTVÄRDERING AV JETOMRÖRNING-

UTVÄRDERING AV JETOMRÖRNING- UTVÄRDERING AV JETOMRÖRNING- En studie gällande utvärdering av omrörningssystem vid Ekeby reningsverk EMMA MOBERG Akademin för ekonomi samhälle- och teknik Examensarbete, avancerad nivå ERA400 Energiteknik

Läs mer

Välkommen till information om byggande av anläggning för biogasproduktion. Onsdagen den 22 juni kl. 18.30 Plats: Kullingshofstugan i Vårgårda

Välkommen till information om byggande av anläggning för biogasproduktion. Onsdagen den 22 juni kl. 18.30 Plats: Kullingshofstugan i Vårgårda Välkommen till information om byggande av anläggning för biogasproduktion Onsdagen den 22 juni kl. 18.30 Plats: Kullingshofstugan i Vårgårda Nedan finns en sammanställning om projektet Vid mötet ger vi

Läs mer

Biobränsle. Biogas. Effekt. Elektricitet. Energi

Biobränsle. Biogas. Effekt. Elektricitet. Energi Biobränsle X är bränslen som har organiskt ursprung, biomassa, och kommer från de växter som lever på vår jord just nu. Exempel på X är ved, rapsolja, biogas och vissa typer av avfall. Biogas Gas som består

Läs mer

Biogas i skogsindustrin. Anna Ramberg, Holmen (Hallsta Pappersbruk)

Biogas i skogsindustrin. Anna Ramberg, Holmen (Hallsta Pappersbruk) Biogas i skogsindustrin Anna Ramberg, Holmen (Hallsta Pappersbruk) Förutsättningar Papper & Massaindustrin genererar mycket processavloppsvatten. Innehåller stora mängder löst COD. Renas idag biologiskt

Läs mer

Terminsplanering i Kemi för 7P4 HT 2012

Terminsplanering i Kemi för 7P4 HT 2012 Terminsplanering i Kemi för 7P4 HT 2012 Vecka Tema Dag Planering Atomer och kemiska V35 reaktioner V36 V37 V38 Atomer och kemiska reaktioner Luft Luft V40 V41 V42 Vatten Vissa förändringar kan förekomma

Läs mer

Biogasanläggningen i Boden

Biogasanläggningen i Boden Detta är ett av de 12 goda exempel som presenteras i rapporten Biogas ur gödsel, avfall och restprodukter - goda svenska exempel Rapporten i sin helhet återfinns på www.gasforeningen.se. Skriften är en

Läs mer

Möjligheter och risker vid samrötning

Möjligheter och risker vid samrötning RÖTREST användningsområden och certifiering Användningsområden Lagstiftning, certifiering etc. Möjligheter och risker vid samrötning Gunilla Henriksson 2011-01-27 SP I SIFFROR 2010 SP-koncernen ägs till

Läs mer

Klimatpåverkan från gårdsbaserade biogasanläggningar

Klimatpåverkan från gårdsbaserade biogasanläggningar Klimatpåverkan från gårdsbaserade biogasanläggningar Maria Berglund Hushållningssällskapet Halland maria.berglund@hushallningssallskapet.se tel. 035-465 22, 076-105 73 45 Koldioxid från fossil energi Jordbrukets

Läs mer

Marknadsanalys av substrat till biogas

Marknadsanalys av substrat till biogas Marknadsanalys av substrat till biogas Hur substratmarknaden bidrar till Biogas Västs mål på 1,2 TWh rötad biogas till 2020 Finansiärer VGR Avfall Sverige Region Halland Region Skåne Bakgrund Ökat intresse

Läs mer

Biogasens möjligheter i Sverige och Jämtland

Biogasens möjligheter i Sverige och Jämtland Biogasens möjligheter i Sverige och Jämtland Anders Mathiasson Svenska Gasföreningen 17 september 2008 Verksamhetsstrukturen Vad är gas och gasbranschen i Sverige? Biogas från vattenslam, gödsel, avfall

Läs mer

Biogaskunskaper på stan

Biogaskunskaper på stan Biogaskunskaper på stan - En studie om vad gemene man känner till om biogas Pontus Björkdahl, Mari Rosenkvist och Julia Borgudd 9 Sammanfattning Under 9 har Biogas Öst genomfört en undersökning där personer

Läs mer

FÖRUTSÄTTNINGAR OCH MÖJLIGHETER

FÖRUTSÄTTNINGAR OCH MÖJLIGHETER Malmö biogas FÖRUTSÄTTNINGAR OCH MÖJLIGHETER Malmö satsar på biogas Ett av världens tuffaste miljömål Malmö stad har ett av världens tuffaste miljömål uppsatt - år 2030 ska hela Malmö försörjas med förnybar

Läs mer

FÖR DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA BIOLOGI LÄRAN OM LIVET FYSIK DEN MATERIELLA VÄRLDENS VETENSKAP KEMI

FÖR DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA BIOLOGI LÄRAN OM LIVET FYSIK DEN MATERIELLA VÄRLDENS VETENSKAP KEMI ORDLISTA FÖR DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA BIOLOGI LÄRAN OM LIVET FYSIK DEN MATERIELLA VÄRLDENS VETENSKAP KEMI LÄRAN OM ÄMNENS UPPBYGGNAD OCH EGENSKAPER, OCH OM DERAS REAKTIONER MED VARANDRA NAMN: Johan

Läs mer

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump.

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump. Bergvärme X är värmen i berggrundens grundvatten. Detta kan utnyttjas för uppvärmning med hjälp av värmepump. Biobränsle Bränslen som har organiskt ursprung och kommer från de växter som finns på vår jord

Läs mer

ÄMNEN SOM INTE FÅR TILLFÖRAS AVLOPPS- VATTNET. Exempel på ämnen som inte får tillföras avloppsledningsnätet är;

ÄMNEN SOM INTE FÅR TILLFÖRAS AVLOPPS- VATTNET. Exempel på ämnen som inte får tillföras avloppsledningsnätet är; Riktlinjer för industrier och andra verksamheter För verksamheter som är anslutna till den allmänna VA-anläggningen kan det finnas krav gällande spillvattnets karaktär. Nedan följer en kort beskrivning

Läs mer

2012-02- 01. Innehåll

2012-02- 01. Innehåll Innehåll Principer för ekologiskt lantbruk Rötning för produktion av biogas och biogödsel Effekter på växtodlings- och djurgårdar Rötning och grunder för ekologiskt lantbruk Slutsatser Andersson & Edström,

Läs mer

Rent vatten idag och i framtiden

Rent vatten idag och i framtiden Biogas i Sundsvall Rent vatten idag och i framtiden Micael Löfqvist Vd Övergripande gå igenom: MittSverige Vatten AB Ska VA-huvudmännen syssla med Biogas / Fordonsgas? Mål och resursplan 2011 (MRP) Sundsvalls

Läs mer

Hållbarhetskriterier för biogas

Hållbarhetskriterier för biogas Hållbarhetskriterier för biogas En översyn av data och metoder MIKAEL LANTZ, ENERGI- OCH MILJÖSYSTEMANALYS VID LTH Hållbarhetskriterier för biodrivmedel För att anses vara hållbara måste biodrivmedel från

Läs mer

Lärare: Jimmy Pettersson. Kol och kolföreningar

Lärare: Jimmy Pettersson. Kol och kolföreningar Lärare: Jimmy Pettersson Kol och kolföreningar Rent kol Grafit Den vanligaste formen av rent kol. Bindningar mellan de olika lagerna är svaga. Slits lätt som spetsen på blyertspennor som består av grafit.

Läs mer

Modellering och simulering av rötningsprocesser

Modellering och simulering av rötningsprocesser Modellering och simulering av rötningsprocesser Dr Ulf Jeppsson Div of (IEA) Dept of Measurement Technology and Industrial Electrical Engineering (MIE) Faculty of Engineering, Presentationens innehåll

Läs mer

Kan mikrobiell elektrokemi tillämpas inom avloppsvattenrening?

Kan mikrobiell elektrokemi tillämpas inom avloppsvattenrening? VA-teknik Södra Kan mikrobiell elektrokemi tillämpas inom avloppsvattenrening? Oskar Modin Docent, Avd. Vatten Miljö Teknik, Inst. Arkitektur och Samhällsbyggnad, Chalmers Tekniska Högskola Email: oskar.modin@chalmers.se

Läs mer

Jordbruk, biogas och klimat

Jordbruk, biogas och klimat 214-12- Biogas och klimatnytta Maria Berglund Hushållningssällskapet Halland maria.berglund@hushallningssallskapet.se tel. 3-46 22, 76-1 73 4 Jordbruk, biogas och klimat Mycket prat om KOLDIOXID från fossila

Läs mer

Passiv gödselseparering

Passiv gödselseparering Passiv gödselseparering För effektivare näringsanvändning och biogasproduktion sara.nilsson@hushallningssallskapet.se 035-465 09 Det här kommer jag att tala om: Bakgrund Varför är det ett problem med vatten

Läs mer

Tryck på gasen för matavfall!

Tryck på gasen för matavfall! Tryck på gasen för matavfall! Sortera matavfall - helt naturligt! Det är idag självklart att vi ska hushålla med våra resurser. Och till våra mest självklara och naturliga resurser hör matavfallet. Om

Läs mer

Atmosfär. Cirkulär ekonomi. Delningsekonomi. Albedo. Corporate Social Responsibility (CSR)

Atmosfär. Cirkulär ekonomi. Delningsekonomi. Albedo. Corporate Social Responsibility (CSR) Albedo Ett mått på en ytas förmåga att reflektera solens strålar och kasta tillbaka ljuset till rymden. När måttet är 1.00 betyder det att 100% reflekteras. Havsytans X är 0.08 medan nysnö har 0.9 (reflekterar

Läs mer

Biogas från skogen potential och klimatnytta. Marita Linné

Biogas från skogen potential och klimatnytta. Marita Linné Biogas från skogen potential och klimatnytta marita@biomil.se 046-101452 2011-02-10 Konsulttjänster inom biogas och miljö Över 30 års erfarenhet av biogas Unika expertkunskaper Erbjuder tjänster från idé

Läs mer

PM om hur växthusgasberäkning och uppdelning på partier vid samrötning

PM om hur växthusgasberäkning och uppdelning på partier vid samrötning 2011-12-12 1 (5) Analysavdelningen Enheten för hållbara bränslen Linus Hagberg 016-544 20 42 linus.hagberg@energimyndigheten.se PM om hur växthusgasberäkning och uppdelning på partier vid samrötning Inledning

Läs mer

STYRMEDEL FÖR ÖKAD BIOGASPRODUKTION. sammanfattande slutsatser från ett forskningsprojekt

STYRMEDEL FÖR ÖKAD BIOGASPRODUKTION. sammanfattande slutsatser från ett forskningsprojekt STYRMEDEL FÖR ÖKAD BIOGASPRODUKTION sammanfattande slutsatser från ett forskningsprojekt Denna broschyr är författad av Profu, Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (SP) och Institutet för jordbruks- och

Läs mer

OPTIMERING AV BIOGASPRODUKTION FRÅN BIOSLAM INOM PAPPERS- MASSAINDUSTRIN VÄRMEFORSKS BIOGASDAG 2011

OPTIMERING AV BIOGASPRODUKTION FRÅN BIOSLAM INOM PAPPERS- MASSAINDUSTRIN VÄRMEFORSKS BIOGASDAG 2011 OPTIMERING AV BIOGASPRODUKTION FRÅN BIOSLAM INOM PAPPERS- MASSAINDUSTRIN VÄRMEFORSKS BIOGASDAG 2011 Bo Svensson Institutionen för Tematiska studier, Vatten och Miljö (Tema vatten) Linköpings universitet

Läs mer

Kolets biogeokemiska kretslopp. Fotosyntes

Kolets biogeokemiska kretslopp. Fotosyntes Kolets kretslopp Kolets biogeokemiska kretslopp Fotosyntes Koldioxid och vatten blir organiskt material och syre i gröna växter. Energi från solljus byggs på detta sätt in i det organsika materialet. Växterna

Läs mer

Svara på följande frågor som träning inför kemiprovet om gaser, luft och vatten.

Svara på följande frågor som träning inför kemiprovet om gaser, luft och vatten. Svara på följande frågor som träning inför kemiprovet om gaser, luft och vatten. Frågor på E nivå (man ska också kunna dessa för högre betyg): 1 Vad är en gas? 2 Vad är det för skillnad på fast flytande

Läs mer

GAS SOM ENERGIKÄLLA. Användes redan 900 f.kr. i Kina i lampor. Gas som sipprade fram ur marken togs omhand och transporterades i bamburör till byarna.

GAS SOM ENERGIKÄLLA. Användes redan 900 f.kr. i Kina i lampor. Gas som sipprade fram ur marken togs omhand och transporterades i bamburör till byarna. GAS SOM ENERGIKÄLLA Användes redan 900 f.kr. i Kina i lampor. Gas som sipprade fram ur marken togs omhand och transporterades i bamburör till byarna. 1700-talet industriutvecklingen- fick gasen stå tillbaka

Läs mer

Mikael Karlsson VD, Detox AB

Mikael Karlsson VD, Detox AB Mikael Karlsson VD, Detox AB Detox AB Affärside - Innovativt förena miljönytta med kundvärden och lönsamhet Mål - Hållbar utveckling Unikt arbetssätt Idé / Strategi Projektering Utförande Organisation

Läs mer

Östersund 17 september 2013

Östersund 17 september 2013 Östersund 17 september 2013 Vad är rötning? Nerbrytning av organiskt material vid syrefria förhållanden och det metan bildas Vid nedbrytning med syre sker kompostering och det bildas koldioxid i stället

Läs mer

Kartläggning och Studie av Biologiska Processer för luktreduktion

Kartläggning och Studie av Biologiska Processer för luktreduktion Kartläggning och Studie av Biologiska Processer för luktreduktion Karine Arrhenius Centrum för optimal resurshantering av avfall www.wasterefinery.se Kartläggning och Studie av Biologiska Processer för

Läs mer

Ökat utnyttjande av befintliga biogasanläggningar

Ökat utnyttjande av befintliga biogasanläggningar Institutionen för teknik och samhälle Miljö- och energisystem Ökat utnyttjande av befintliga biogasanläggningar Mikael Lantz Rapport nr 63 September 2007 Adress Box 118, 221 00 Lund Telefon 046-222 00

Läs mer

Biogasanläggningen i Göteborg

Biogasanläggningen i Göteborg Detta är ett av de 12 goda exempel som presenteras i rapporten Biogas ur gödsel, avfall och restprodukter - goda svenska exempel Rapporten i sin helhet återfinns på www.gasforeningen.se. Skriften är en

Läs mer

Utveckling av en beräkningsmodell för biogasproduktion

Utveckling av en beräkningsmodell för biogasproduktion UPTEC W10 002 Examensarbete 30 hp Februari 2010 Utveckling av en beräkningsmodell för biogasproduktion Development of a model for calculating biogas production Marcus Mellbin REFERAT Utveckling av en beräkningsmodell

Läs mer

NP-balans. från biogasanläggningar

NP-balans. från biogasanläggningar NP-balans Växtbehovsanpassade gödselmedel från biogasanläggningar Nätverksträff i Härnösand inom insatsområdet MILJÖ 26.10.2016 Nina Åkerback Insatsområde - MILJÖ Investeringsprioritering Skydda och återställa

Läs mer

EXRT EN NY SORTS SLAMBEHANDLING FÖR ÖKAT BIOGAS PRODUKTION. (extended sludge retention time)

EXRT EN NY SORTS SLAMBEHANDLING FÖR ÖKAT BIOGAS PRODUKTION. (extended sludge retention time) EXRT (extended sludge retention time) EN NY SORTS SLAMBEHANDLING FÖR ÖKAT BIOGAS PRODUKTION Samarbetspartners i projektet IVL Har utvecklat tekniken och kör pilotanläggningen vid Hammerby Sjöstadsverk

Läs mer

Lokal produktion av biogas

Lokal produktion av biogas Lokal produktion av biogas Vilka förutsättningar finns det i Älvdalens kommun? Lena Eriksson Student Examensarbete i miljö- och hälsoskydd, 30 hp Avseende magisterexamen Rapporten godkänd: 23 december

Läs mer

SVENSKA UTSLÄPP AV KLIMATGASER

SVENSKA UTSLÄPP AV KLIMATGASER Brodderad av Mo-Gerda 92 år på Mogården, Dalarna. År 1991. L Lars Brolin B li Projektchef P j kt h f Scandinavian Biogas Tfn: 0707 95 98 78 l lars.brolin@scandinavianbiogas.com b li @ di i bi UTSLÄPP AV

Läs mer

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet Biobränsle Bränslen som har organiskt ursprung och kommer från de växter som finns på vår jord just nu. Exempelvis ved, rapsolja, biogas, men även från organiskt avfall. Biogas Gas, huvudsakligen metan,

Läs mer

Effek%vare biogasproduk%on

Effek%vare biogasproduk%on Effek%vare biogasproduk%on Samband mellan process och mikrobiologi Anna Schnürer Inst för Mikrobiologi, Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) Tema M, Linköpings universitet Den op%mala biogasprocessen Hög

Läs mer

Tingvoll Sol- og bioenergisenter 12 november 2010

Tingvoll Sol- og bioenergisenter 12 november 2010 Tingvoll Sol- og bioenergisenter 12 november 2010 Look to Sweden Urban Kärrmarck Expert urban.karrmarck@energimyndigheten.se Förslag till en sektorsövergripande biogasstrategi (ER 2010:23)* Gemensam förslag

Läs mer